JP2022532639A - アンテナ装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

アンテナ装置が提供される。当該アンテナ装置は、電子機器の金属フレームを用いることによって形成される。自由空間放射効率とハンドヘルド放射効率とをバランスさせるために、ボトム金属フレーム及びサイド金属フレームの両方にスロットが配される。自由空間シーンでは、アンテナの縦モードが強く、自由空間放射効率が良好である。電子機器が手に握られているときには、アンテナの横モードが強く、ハンドヘルド放射効率が良好である。

Description

この出願は、２０１９年５月１４日に中国国家知識産権局に出願された、“通信方法及び通信装置”と題する中国特許出願第２０１９１０３９２３３３．６号及び２０１９年５月２３日に中国国家知識産権局に出願された、“通信方法及び通信装置”と題する中国特許出願第２０１９１０４３５９２．Ｘ号に対する優先権を主張するものであり、それらの出願をそれらの全体にてここに援用する。
この出願は、アンテナ技術の分野に関し、特に、電子機器に適用されるアンテナ装置に関する。
モバイル電子機器（例えば携帯電話など）の品質感を高めるために、モバイル電子機器の工業デザイン（industrial design、ＩＤ）に例えば金属フレームといった金属がますます適用されるようになっている。金属フレームを用いた工業デザインでは、金属フレームをアンテナとして設計することがアンテナ設計の傾向となっている。
従来技術では、小さい幅（例えば、１ｍｍから１．５ｍｍ）を有するスロットが金属フレームに配置され、該スロットが、金属フレームを、複数の金属フレームアンテナを形成する複数の部分に分割する。金属フレームがオープン環境内にあるとき、金属フレームの外側に空気が存在し、その結果、金属フレームアンテナの放射性能は良好である。しかしながら、例えば手の中にスロットを保持するなど、人体が金属フレームのスロットに触れていると、人体の負荷がアンテナ放射を吸収し、アンテナの放射効率を著しく低下させる。
本発明の実施形態は、自由空間放射効率及びハンドヘルド放射効率の両方を考慮に入れることができる、金属フレームがアンテナとして設計されたアンテナ装置を提供する。
第１の態様によれば、この出願はアンテナ装置を提供する。当該アンテナ装置は、サイド金属フレーム１１－１、ボトム金属フレーム１１－７、フィーダ２３、及び金属フレームに接続された複数の同調スイッチを含み得る。
サイド金属フレーム１１－１にスロット２１－１が配され得るとともに、ボトム金属フレーム１１－７にスロット２２が配され得る。ここでは、サイド金属フレーム１１－１を第１サイド金属フレームと称することがあり、ボトム金属フレーム１１－７をボトム金属フレームと称することがあり、スロット２１－１を第１スロットと称することがあり、そして、スロット２２を第２スロットと称することがある。
複数の同調スイッチは、例えば図４Ａに示す同調スイッチ２５（ＳＷ２）などの、サイド金属フレーム１１－１上に配置された第１同調スイッチを含み得る。複数の同調スイッチは更に、ボトム金属フレーム１１－７上に配置された第２同調スイッチ及び第３同調スイッチを含み得る。第２同調スイッチは、スロット２２の第１の側に配置されることができ、第３同調スイッチは、スロット２２の第２の側に配置されることができる。第１の側の方が、第２の側よりもサイド金属フレーム１１－１に近い。
サイド金属フレーム１１－１がフィード点Ｓを備え得るとともに、ボトム金属フレーム１１－７がフィード点Ｔを備え得る。フィーダ２３は、フィード点Ｓ又はフィード点Ｔを選択的に接続するように構成されることができる。フィード点Ｓを第１フィード点と称することがあり、フィード点Ｔを第２フィード点と称することがある。
第１の態様で提供されるアンテナは金属フレームアンテナであることが分かる。サイド金属フレームとボトム金属フレームの両方にスロットが配され、異なるシーンに基づいて、縦モードと横モードとの間で切り換わるように、サイド金属フレーム及びボトム金属フレームが別々に給電される。斯くして、自由空間シーンでは、金属フレームの縦モードが強く、自由空間放射効率が高く、ハンドヘルドシーンでは、金属フレームの横モードが強く、ハンドヘルド放射効率が高い。
第１の態様を参照するに、一部の実施形態において、異なるシーンに基づいて、縦モードと横モードとの間で切り換わるように、フィーダ２３は、サイド金属フレームとボトム金属フレームとを別々に給電することができる。自由空間ＦＳシーンでは、フィーダ２３は、サイド金属フレーム１１－１上のフィード点Ｓに接続され得る。ハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンでは、フィーダ２３は、ボトム金属フレーム１１－７上のフィード点Ｔに接続され得る。
第１の態様を参照するに、一部の実施形態において、フィーダ２３はスイッチ２２（ＳＷ１）に接続され得る。スイッチ２２は、固定端子Ａ（第１固定端子と称することがある）と固定端子Ｂ（第２固定端子と称することがある）との２つの固定端子を持ち得る。フィード点Ｓは、スイッチ２２の固定端子Ａに接続される。フィード点Ｔは、スイッチ２２の固定端子Ｂに接続される。スイッチ２２は、異なる固定端子をオンにすることによって、フィーダ２３をフィード点Ｓ又はフィード点Ｔに選択的に接続するように構成されることができる。スイッチ２２（ＳＷ１）を第１スイッチと称することがある。
第１の態様を参照するに、一部の実施形態において、自由空間ＦＳシーンでは、スイッチ２２は、固定端子Ａをオンにし得る。この場合、フィーダ２３がサイド金属フレーム１１－１のフィード点Ｓに接続され、サイド金属フレーム１１－１が、完全に励起され、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。放射モードは縦モードであり、自由空間放射効率が良好である。この場合、サイド金属フレーム１１－１上に配置された第１同調スイッチ（例えば同調スイッチ２５など）が、例えばＬＴＥ Ｂ５、ＬＴＥ Ｂ８、及びＬＴＥ Ｂ２８などの低周波バンド間で切り換えるなど、サイド金属フレーム１１－１の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
第１の態様を参照するに、一部の実施形態において、ハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンでは、スイッチ２２は、固定端子Ｂをオンにし得る。この場合、フィーダ２３がボトム金属フレーム１１－７のフィード点Ｔに接続され、ボトム金属フレーム１１－７を、外方への放射を生成するラジエータとして使用することができる。放射モードは、手の中にスロット２１－１を保持することによって影響を受けないものである横モードであり、ハンドヘルド放射効率が良好である。第２同調スイッチ及び第３同調スイッチが、ボトム金属フレーム１１－７の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
第１の態様を参照するに、一部の実施形態において、横モードで、外方への放射を生成するラジエータとしてボトム金属フレーム１１－７が使用されることを確実にするため、及び、ボトム金属フレーム１１－７と、ボトム金属フレーム１１－７に接続されたサイド金属フレーム１１－３とが、放射を生成する一体のラジエータを形成することを防止するために、サイド金属フレーム１１－３とボトム金属フレーム１１－７との間に、例えばグランド点３５（ＧＮＤ１）などの第１グランド点が配され得る。
第１の態様を参照するに、一部の実施形態において、サイド金属フレーム１１－１とボトム金属フレーム１１－７とをアイソレートし、縦モードと横モードとの間の干渉を回避するために、さらに、フィード点Ｓとフィード点Ｔとの間に、例えばグランド点３３（ＧＮＤ２）などの第２グランド点が配され得る。オプションで、グランド点３３（ＧＮＤ２）の代わりに、同調スイッチ２７（ＳＷ３）が０オーム接地に切り換えられてもよい。
第１の態様を参照するに、一部の実施形態において、サイド金属フレーム１１－３上にフィード点Ｑが配され得る。サイド金属フレーム１１－３上にスロット２１－３が配され得る。フィーダ２３は、サイド金属フレーム１１－１を接続するときにサイド金属フレーム１１－３を接続するように構成されることができる。すなわち、自由空間ＦＳシーンにおいて、自由空間放射効率を更に高めるために、サイド金属フレーム１１－３及びサイド金属フレーム１１－１の両方を縦モードでのラジエータとして使用してもよい。ここでは、サイド金属フレーム１１－３を第２サイド金属フレームと称することがあり、フィード点Ｑを第３フィード点と称することがあり、そして、スロット２１－３を第３スロットと称することがある。
第２の態様によれば、この出願は電子機器を提供する。当該電子機器は、金属フレームと、第１の態様で説明したアンテナ装置と、論理制御回路とを含み得る。論理制御回路は、サイド金属フレーム１１－１上に配された第１フィード点を接続するように、又はボトム金属フレーム１１－７上に配された第２フィード点を接続するように、フィーダ２３を制御するように構成されることができる。
第２の態様を参照するに、一部の実施形態において、論理制御回路は、第１スイッチに接続されることができ、具体的に、固定端子Ａ（第１固定端子と称することがある）をオンにするように、又は固定端子Ｂ（第２固定端子と称することがある）をオンにするように、第１スイッチを制御するように構成されることができる。
第３の態様によれば、この出願はアンテナ放射方法を提供する。当該方法は、第２の態様で説明した電子機器に適用されることができる。当該方法は、電子機器が現在シーンを決定することができることを含む。電子機器が自由空間シーンにあると決定されたとき、電子機器は、フィーダ２３を制御して第１フィード点を接続することができる。電子機器がハンドヘルドシーンにあると決定されたとき、電子機器は、フィーダ２３を制御して第２フィード点を接続することができる。
第３の態様を参照するに、一部の実施形態において、電子機器がフィーダ２３を制御して第１フィード点を接続することは具体的に、電子機器が第１スイッチを制御して固定端子Ａ（第１固定端子と称することがある）をオンにすることを含み得る。
第３の態様を参照するに、一部の実施形態において、電子機器がフィーダ２３を制御して第２フィード点を接続することは具体的に、電子機器が第１スイッチを制御して固定端子Ｂ（第２固定端子と称することがある）をオンにすることを含み得る。
第４の態様によれば、この出願はアンテナ装置を提供する。当該アンテナ装置は、サイド金属フレーム１１－１、ボトム金属フレーム１１－７、フィーダ２３、及び金属フレームに接続された複数の同調スイッチを含み得る。
サイド金属フレーム１１－１にスロット２１－１が配され得る。ボトム金属フレーム１１－７にスロット５０が配され得る。ここでは、サイド金属フレーム１１－１を第１サイド金属フレームと称することがあり、ボトム金属フレーム１１－７をボトム金属フレームと称することがあり、スロット２１－１を第４スロットと称することがあり、そして、スロット５０を第５スロットと称することがある。
フィーダ２３は、フィード点Ｐに接続され得る。ここでは、フィード点Ｐを第４フィード点と称することがある。スロット２１－１とスロット５０との間で金属フレーム上にフィード点Ｐが配され得る。具体的には、フィード点Ｐは、図６Ａに示すように、スロット２１－１とスロット５０との間で、ボトム金属フレーム上に配され得る。スロット２１－１とスロット５０との間の金属フレームは、２つの部分を含み得る。一方の部分は、スロット２１－１とスロット５０との間のボトム金属フレームであり、他方の部分は、スロット２１－１とスロット５０との間のサイド金属フレームである。
複数の同調スイッチは、例えば図６Ａの同調スイッチ５１（ＳＷ８）などの第５同調スイッチ、及び例えば図６Ａの同調スイッチ５５（ＳＷ９）などの第６同調スイッチを含み得る。第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）は、スロット２１－１とスロット５０との間で金属フレーム上に配置され得る。第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）は、ボトム金属フレーム１１－７に配置され得る。第５同調スイッチは、フィード点Ｐの第１の側に配置されることができ、第６同調スイッチは、フィード点Ｐの第２の側に配置されることができる。第１の側の方が、第２の側よりもサイド金属フレーム１１－１に近い。具体的には、第６同調スイッチとフィード点Ｐとがスロット５０によって分離され得る。第５同調スイッチは、選択的にオフ又はオンになるように構成されることができ、第６同調スイッチは、選択的にオフ又はオンになるように構成されることができる。
第２の態様において、同調スイッチをオフ（off）状態に切り換えることは、同調スイッチが切断状態にあることを意味し得る。同調スイッチをオン（on）状態に切り換えることは、同調スイッチが特定の集中（lumped）デバイスをオンにすることを意味し得る。例えば、同調スイッチは、閉じた接地を実現するために、０オーム集中デバイスをオンにする。
第４の態様で提供されるアンテナ設計ソリューションによれば、スロットがサイド金属フレーム及びボトム金属フレームの両方に配された状態の下で、自由空間放射効率及びハンドヘルド放射効率の両方を考慮に入れるよう、金属フレームアンテナの放射モードが横モードであるのか、それとも縦モードであるのかを調節するために、金属フレームに接続された同調スイッチの状態（例えばオン（on）状態又はオフ（off）状態など）が変更される。同調スイッチは、０オーム接地に切り換えることによってオン（on）状態に切り換えられることができ、故に、オン（on）状態を接地状態と称することもある。オフ（off）状態にある同調スイッチは、周波数変調に使用されることができる。
第４の態様を参照するに、一部のオプションの実施形態において、複数の同調スイッチは更に、例えば同調スイッチ５３（ＳＷ７）などの第７同調スイッチを含み得る。第７同調スイッチは、スロット２１－１とスロット５０との間の金属フレーム上のフィード点Ｐに隣接する位置に配置され、給電のインピーダンス整合に使用されることができる。縦モードでのラジエータと横モードでのラジエータとが異なるため、アンテナインピーダンスが異なり、異なる伝送線路に対するインピーダンス整合が必要である。
第４の態様を参照するに、一部のオプションの実施形態において、第５同調スイッチがオフにされ且つ第６同調スイッチがオンにされる場合、サイド金属フレーム１１－１が、完全に励起され、外方への放射を生成するメインラジエータとして使用されることができる。この場合、金属フレームアンテナの動作モードは縦モードであり、自由空間放射効率が良好である。第５同調スイッチは更に、例えばＬＴＥ Ｂ５、ＬＴＥ Ｂ８、及びＬＴＥ Ｂ２８などの低周波バンド間で切り換えるなど、縦モードにおけるサイド金属フレーム１１－１の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
第４の態様を参照するに、一部のオプションの実施形態において、第５同調スイッチがオンにされ且つ第６同調スイッチがオフにされる場合、ボトム金属フレーム１１－７が、完全に励起され、外方への放射を生成するメインラジエータとして使用されることができる。この場合、金属フレームアンテナの動作モードは、手の中にスロット２１－１を保持することによって影響を受けないものである横モードであり、ハンドヘルド放射効率が良好である。第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）は更に、例えばＬＴＥ Ｂ５、ＬＴＥ Ｂ８、及びＬＴＥ Ｂ２８などの低周波バンド間で切り換えるなど、横モードにおけるボトム金属フレーム１１－７の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
第４の態様を参照するに、一部のオプションの実施形態において、フィード点Ｐは、スロット２１－１とスロット５０との間でサイド金属フレーム上に配されてもよい。この場合、例えば同調スイッチ５１（ＳＷ８）などの、フィード点の第１の側の第５同調スイッチも、それに従って、スロット２１－１とスロット５０との間でサイド金属フレーム上に配置される。オプションで、例えば同調スイッチ５５（ＳＷ９）などの、フィード点の第２の側の第６同調スイッチ及びフィード点Ｐは、もはや、スロット５０によって分離されなくてもよい。
第４の態様を参照するに、一部の実施形態において、横モードで、外方への放射を生成するラジエータとしてボトム金属フレーム１１－７が使用されることを確実にするため、及び、ボトム金属フレーム１１－７と、ボトム金属フレーム１１－７に接続されたサイド金属フレーム１１－３とが、放射を生成する一体のラジエータを形成することを防止するために、サイド金属フレーム１１－３とボトム金属フレーム１１－７との間に、例えば図６Ａのグランド点３５（ＧＮＤ１）などのグランド点が配され得る。
第５の態様によれば、この出願は電子機器を提供する。当該電子機器は、金属フレームと、第４の態様で説明したアンテナ装置と、論理制御回路とを含み得る。論理制御回路は、第５同調スイッチを制御してオフ又はオンにするように、及び第６同調スイッチを制御してオフ又はオンにするように構成されることができる。
第６の態様によれば、この出願はアンテナ放射方法を提供する。当該方法は、第５の態様で説明した電子機器に適用されることができる。当該方法は、電子機器が現在シーンを決定することができることを含む。電子機器が自由空間シーンにあると決定されたとき、電子機器は、第５同調スイッチがオフになり且つ第６同調スイッチがオンになるように制御することができる。電子機器がハンドヘルドシーンにあると決定されたときには、電子機器は、第５同調スイッチがオンになり且つ第６同調スイッチがオフになるように制御することができる。
第３の態様又は第６の態様を参照するに、一部の実施形態において、電子機器は、以下の手法で現在シーンを決定することができ、一手法において、電子機器は、ハンドセットがオンにされているかを決定することができ、ハンドセットがオンにされている場合に、ユーザが通話を行うために電子機器を手に握っていると決定することができ、その結果、現在シーンはハンドヘルドシーンであると決定することができ、そうでない場合には、現在シーンは自由空間シーンであると決定することができる。他の一手法において、電子機器は、光学近接センサによって収集されるユーザから電子機器までの距離データに基づいて、電子機器に対してユーザが近いかを決定することができる。距離データによって示される距離が、特定の閾値（例えば、１ｃｍ）未満である場合、ユーザの体の近くでユーザが電子機器を手に握っていると決定することができ、その結果、現在シーンはハンドヘルドシーンであると決定することができ、そうでない場合には、現在シーンは自由空間シーンであると決定することができる。
この出願の実施形態における技術的ソリューションをより明確に説明するために、以下に、この出願の実施形態を説明するのに必要な添付図面を記載する。
この出願に従ったアンテナ設計ソリューションが基礎とする電子機器の概略構成図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、２つの既存のアンテナ設計ソリューションの概略図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、２つの既存のアンテナ設計ソリューションの概略図である。 この出願に従ったアンテナ設計ソリューションの概略図である。 実施形態１に従ったアンテナ装置の概略図である。 実施形態１に従った、縦モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。 実施形態１に従った、横モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。 実施形態１の拡張実装の概略図である。 実施形態２に従ったアンテナ装置の概略図である。 実施形態２に従った、縦モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。 実施形態２に従った、横モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。 実施形態２の拡張実装の概略図である。 実施形態２の別の拡張実装の概略図である。 縦モードにおける図８Ａに示したアンテナ装置の原理の概略図である。 横モードにおける図８Ａに示したアンテナ装置の原理の概略図である。 自由空間シーンにおける実施形態２のアンテナ装置の低周波動作状態の概略図である。 ハンドヘルドシーンにおける実施形態２のアンテナ装置の低周波動作状態の概略図である。 この出願に従った同調スイッチの概略構成図である。
以下、本発明の実施形態における添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
この出願にて提供される技術的ソリューションは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（bluetooth、ＢＴ）通信技術、グローバルポジショニングシステム（global positioning system、ＧＰＳ）通信技術、ワイヤレスフィデリティ（wireless fidelity、Ｗｉ－Ｆｉ）通信技術、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（global system for mobile communications、ＧＳＭ）通信技術、ワイドバンド符号分割多重アクセス（wideband code division multiple access、ＷＣＤＭＡ）通信技術、ロングタームエボリューション（long term evolution、ＬＴＥ）通信技術、５Ｇ通信技術、ＳＵＢ－６Ｇ通信技術、他の将来の通信技術、及びこれらに類するもののうちの１つ以上を使用する電子機器に適用可能である。この出願において、電子機器は、携帯電話、タブレットコンピュータ、携帯情報端末（personal digital assistant、ＰＤＡ）、又はこれらに類するものとし得る。
図１は、この出願に従ったアンテナ設計ソリューションが基礎とする電子機器１０の一例を示している。図１に示すように、電子機器１０は、表示スクリーン１３及び金属フレーム１１を含み得る。図には示していないが、電子機器１０は更に、背面カバー、プリント回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）、及びＰＣＢグランドプレートを含み得る。
表示スクリーン１３は、タッチセンサと組み合わされて、タッチ制御スクリーン（又はタッチスクリーン）を形成してもよい。タッチセンサを、タッチパネル又はタッチセンシティブパネルと称することもある。
金属フレーム１１は、例えばステンレス鋼又はアルミニウムなどの金属材料で製造され得る。金属フレーム１１は、電子機器１０及び表示スクリーン１３の周囲にぐるりと延在することができ、また、表示スクリーン１３を固定するように構成されることができる。位置の観点から、金属フレーム１１は、電子機器１０の頂部の金属フレーム１１－５（トップ金属フレームと称することがある）と、電子機器１０の底部の金属フレーム１１－７（ボトム金属フレームと称することがある）と、電子機器１０の側部の金属フレーム１１－１及び１１－３（サイド金属フレームと称することがある）を含み得る。電子機器１０の頂部は、フロントカメラ１５、ハンドセット１６、光学近接センサ１７、周辺光センサ１８、及びこれらに類するものを備え得る。電子機器１０の底部は、ＵＳＢ充電ポート１２、マイクロフォン、及びこれらに類するものを備え得る。電子機器１０の側部は、音量調節ボタン（図示せず）及び電源ボタン（図示せず）を備え得る。
ＰＣＢは、ＦＲ－４誘電体基板、ロジャース（Rogers）誘電体基板、ロジャースとＦＲ－４との混合誘電体基板、又はこれらに類するとし得る。ここで、ＦＲ－４は難燃材グレードのコードネームであり、ロジャース誘電体基板は高周波基板である。ＰＣＢグランドプレートは接地され、ＰＣＢと背面カバー１９との間に配置され得る。ＰＣＢグランドプレートを、ＰＣＢボトムプレートと称することもある。具体的には、ＰＣＢグランドプレートは、ＰＣＢの表面上でエッチングされた金属の層とし得る。ＰＣＢグランドプレートは、ＰＣＢ上に担持された電子素子を接地するのに使用されることができる。具体的には、ユーザが感電すること及び装置損傷を防止するために、ＰＣＢ上に担持される電子素子を、ＰＣＢグランドへの配線によって接地することができる。
背面カバーは、例えばガラス背面カバー又はプラスチック背面カバーなどの、絶縁材料で製造された背面カバーとし得る。背面カバーは代わりに、金属背面カバーであってもよい。電子機器１０がオールメタルＩＤ電子機器である場合、背面カバーは金属材料製の背面カバーである。
金属フレーム１１は、電子機器１０のアンテナとして設計されることができる。この場合、小さい幅（例えば、１ｍｍから１．５ｍｍ）を有するスロットが金属フレーム１１に配され得る。スロットは、例えばポリマー、セラミックス、ガラス、又はこれらの材料の組み合わせなどの材料で充填され得る。
図２Ａ及び図２Ｂは、金属フレームをアンテナとして使用することに関する２つの既存ソリューションをそれぞれ示している。図２Ａに示す既存ソリューションでは、サイド金属フレーム１１－１及び１１－３に、例えばスロット１３－１、スロット１３－２、スロット１３－３、及びスロット１３－４などのスロットが配される。図２Ｂに示す既存ソリューションでは、ボトム金属フレーム１１－７に、例えばスロット１３－５及びスロット１３－６などのスロットが配される。
図２Ａに示す既存ソリューションでは、スロットがサイド金属フレームに配され、それ故に、縦モードが強く、自由空間（free space、ＦＳ）が良好である。ここでは、縦モードは、外方に放射するメインラジエータとして縦方向のサイド金属フレームが使用される放射モードを指すとし得る。しかしながら、ユーザが電子機器１０を手に握っているとき、手がサイド金属フレーム上のスロットを保持してしまい、その結果、アンテナの放射効率が著しく低下する。図２Ｂに示す既存ソリューションでは、スロットがボトム金属フレームに配置され、それ故に、横モードが強く、ユーザが電子機器１０を手に握ることはボトム金属フレームの放射性能に影響を及ぼさない。ここでは、横モードは、外方に放射するメインラジエータとして横方向のボトム金属フレームが使用される放射モードを指すとし得る。しかしながら、図２Ｂに示す金属フレームアンテナの自由空間は良くない。
この出願にて提供されるアンテナ設計ソリューションは、自由空間放射効率及びハンドヘルド放射効率の両方を考慮に入れる。ハンドヘルド放射効率は、電子機器１０が手に握られているとき、又は電子機器１０が人間の頭部近くで手に握られているときのアンテナの放射効率を含み得る。電子機器１０が人間の頭部近くで手に握られているときのアンテナ放射効率は、ビサイド・ヘッド・アンド・ハンド（beside head and hand、ＢＨＨ）放射効率と称されることもある。図３に示すように、この出願にて提供されるアンテナ設計ソリューションにおいては、自由空間放射効率とハンドヘルド放射効率とをバランスさせるために、ボトム金属フレーム及びサイド金属フレームの両方にスロットが配され、その結果、アンテナの縦モードが強く、自由空間放射効率が良好である。加えて、電子機器１０が手に握られているときには、アンテナの横モードが強く、ハンドヘルド放射効率が良好である。図３は単に、サイド金属フレーム及びボトム金属フレームの両方にスロットを配するやり方の一例を示している。例えば、サイド金属フレーム１１－１にスロット２１－１が配され、サイド金属フレーム１１－３にスロット２１－３が配され、そして、ボトム金属フレームにスロット２２－１及びスロット２２－３が配される。この出願にて提供される他のアンテナ設計ソリューションについては、後続の実施形態にて更に説明する。
この出願において、自由空間シーンは、電子機器１０がユーザによって手に握られていないシーンであるとし得る。このシーンでは、サイド金属フレーム、特に、サイド金属フレーム上のスロットが人体（例えばハンドヘルド接触など）によって触れられていない。この出願において、ハンドヘルドシーンは、ユーザが電子機器１０を手に握っている又は電子機器を人の頭部近くで手に握っているシーンであるとし得る。このシーンでは、例えばサイド金属フレーム上のスロットなど、サイド金属フレームが人体（例えばハンドヘルド接触など）によって触れられている。
自由空間シーンにおいて、この出願にて提供されるアンテナ設計ソリューションは、金属フレームの縦モードが強くて自由空間放射効率が高いことを確保することができる。ハンドヘルドシーンにおいて、この出願にて提供されるアンテナ設計ソリューションは、金属フレームの横モードが強くてハンドヘルド放射効率が高いことを確保することができる。
以下、この出願の各実施形態にて提供されるアンテナ装置を詳細に説明する。
実施形態１
この実施形態では、電子機器（例えば携帯電話など）の金属フレームがアンテナとして設計され、該アンテナは金属フレームアンテナと称され得る。サイド金属フレーム及びボトム金属フレームの両方にスロットが配され、そして、縦モードと横モードとの間で切り換わるように、異なるシーンに基づいてサイド金属フレームとボトム金属フレームとが別々に給電される。
図４Ａ－図４Ｃは、実施形態１に従ったアンテナ装置の例を示している。図４Ａは、電子機器内に設計された金属フレームアンテナのアンテナモデルの概略図である。図４Ｂは、縦モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。図４Ｃは、横モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。図４Ａ－図４Ｃに示すように、当該アンテナ装置は、サイド金属フレーム１１－１、ボトム金属フレーム１１－７、フィーダ２３、及び金属フレームに接続された複数の同調スイッチを含み得る。
サイド金属フレーム１１－１にスロット２１－１が配され得るとともに、ボトム金属フレーム１１－７にスロット２２が配され得る。ここでは、スロット２１－１を第１スロットと称することがあり、スロット２２を第２スロットと称することがある。スロット２２は、スロット２２－１とスロット２２－３との２つのスロットを含み得る。オプションで、スロット２２は代わりに単一のスロットであってもよく、すなわち、スロット２２－１又はスロット２２－３のみが配されてもよい。オプションで、スロット２２は、スロット２２－１及びスロット２２－３に限られず、更により多くのスロットを含んでもよい。小さい幅（例えば、１ｍｍから１．５ｍｍ）を有するスロットを金属フレームに配することは、スロットの両側の金属フレーム間に直列に小さいキャパシタを接続することに等価であるとし得る。
複数の同調スイッチは、例えば同調スイッチ２５（ＳＷ２）などの、サイド金属フレーム１１－１上に配置された第１同調スイッチを含み得る。第１同調スイッチは、同調スイッチ２５（ＳＷ２）に限られず、複数の同調スイッチを含んでもよい。複数の同調スイッチは更に、ボトム金属フレーム１１－７上に配置された第２同調スイッチ及び第３同調スイッチを含み得る。第２同調スイッチは、スロット２２の第１の側に配置されることができ、第３同調スイッチは、スロット２２の第２の側に配置されることができる。第１の側の方が、第２の側よりもサイド金属フレーム１１－１に近い。第２同調スイッチは、同調スイッチ２７（ＳＷ３）及び同調スイッチ２９（ＳＷ４）を含み得る。オプションで、第２同調スイッチは、同調スイッチ２７（ＳＷ３）のみ、又は同調スイッチ２９（ＳＷ４）のみを含んでもよい。第３同調スイッチは同調スイッチ３１（ＳＷ５）を含み得る。第３同調スイッチは、同調スイッチ３１（ＳＷ５）に限られず、複数の同調スイッチを含んでもよい。この出願では、これらの同調スイッチの各々を、複数の単極単投スイッチ（single pole single throw、ＳＰＳＴ）を組み合わせることによって形成することができる。
フィーダ２３は、ケーブル３７を介して、ＰＣＢ上の例えばバッテリなどの能動コンポーネントに接続されることができる。フィーダ２３は、縦モードと横モードとの間で切り換えるように、シーンに基づいてサイド金属フレームとボトム金属フレームとを別々に給電することができる。サイド金属フレーム１１－１がフィード点Ｓを備え得るとともに、ボトム金属フレーム１１－７がフィード点Ｔを備え得る。フィーダ２３は、フィード点Ｓ又はフィード点Ｔを選択的に接続するように構成されることができる。自由空間ＦＳシーンでは、サイド金属フレーム１１－１上のフィード点Ｓにフィーダ２３が接続され得る。ハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンでは、ボトム金属フレーム１１－７上のフィード点Ｔにフィーダ２３が接続され得る。斯くして、電子機器１０の現在シーンが自由空間ＦＳシーンであるのか、それともハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンであるのかを決定した後に、電子機器１０は、フィード点Ｓ又はフィード点Ｔを接続するようにフィーダ２３を制御することができる。
サイド金属フレームとボトム金属フレームとの別々の給電は、スイッチ２２（ＳＷ１）を介して実装されることができる。具体的には、フィーダ２３がスイッチ２２（ＳＷ１）に接続され得る。スイッチ２２は、単極双投（single pole double throw、ＳＰＤＴ）スイッチとすることができ、固定端子Ａと固定端子Ｂとの２つの固定端子を持ち得る。フィード点Ｓは、スイッチ２２の固定端子Ａに接続される。フィード点Ｔは、スイッチ２２の固定端子Ｂに接続される。スイッチ２２は、異なる固定端子をオンにすることによって、フィーダ２３をフィード点Ｓ又はフィード点Ｔに選択的に接続するように構成されることができる。
自由空間ＦＳシーンにおいて、電子機器１０は、スイッチ２２を制御して固定端子Ａをオンにすることができ、すなわち、フィーダ２３を制御して、サイド金属フレーム１１－１のフィード点Ｓを接続することができる。フィード点Ｓを第１フィード点と称することがある。この場合、サイド金属フレーム１１－１が、完全に励起され、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。実施形態１で提供されるアンテナ装置の放射モードは縦モードであり、自由空間放射効率が良好である。この場合、サイド金属フレーム１１－１上に配置された第１同調スイッチ（例えば同調スイッチ２５など）が、例えばＬＴＥ Ｂ５、ＬＴＥ Ｂ８、及びＬＴＥ Ｂ２８などの低周波バンド間で切り換えるなど、サイド金属フレーム１１－１の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
ハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンでは、電子機器１０は、スイッチ２２を制御して固定端子Ｂをオンにすることができ、すなわち、フィーダ２３を制御して、ボトム金属フレーム１１－７のフィード点Ｔを接続することができる。フィード点Ｔを第２フィード点と称することがある。この場合、ボトム金属フレーム１１－７を、外方への放射を生成するラジエータとして使用することができる。実施形態１で提供されるアンテナ装置の放射モードは、手の中にスロット２１－１を保持することによって影響を受けないものである横モードであり、ハンドヘルド放射効率が良好である。第２同調スイッチ及び第３同調スイッチが、ボトム金属フレーム１１－７の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
論理コントローラが、スイッチ２２のどの固定端子がオンにされるかを制御する。論理コントローラは、電子機器のＣＰＵから制御信号を受信することができる。該制御信号を用いて、スイッチ２２のどの固定端子がオンにされるかを制御することができる。電子機器がＦＳシーンにあるとき、制御信号は、スイッチ２２を制御して固定端子Ａをオンにするように論理コントローラに指示することができる。電子機器がハンドヘルドシーンにあるときには、制御信号は、スイッチ２２を制御して固定端子Ｂをオンにするように論理コントローラに指示することができる。自由空間ＦＳシーン及びハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンを決定する手法については、以下のコンテンツにて説明する。ここで詳細を説明することはしない。
換言すれば、スイッチ２２は、別個給電方式を実装することができ、縦モードと横モードとの間で切り換わるように、異なるシーンに基づいてサイド金属フレームとボトム金属フレームとを別々に給電することができる。
横モードで、外方への放射を生成するメインラジエータとしてボトム金属フレーム１１－７が使用されることを確実にするため、及び、ボトム金属フレーム１１－７と、ボトム金属フレーム１１－７に接続されたサイド金属フレーム１１－３とが、放射を生成する一体のラジエータを形成することを防止するために、サイド金属フレーム１１－３とボトム金属フレーム１１－７との間に、例えばグランド点３５（ＧＮＤ１）などの第１グランド点が配され得る。ここで、サイド金属フレーム１１－３とボトム金属フレーム１１－７との間には、２つのケースが存在し得る。ケース１：ボトム金属フレームに隣接したサイド金属フレーム１１－３上の位置に第１グランド点が配される。隣接が意味することは、その位置とボトム金属フレーム１１－７との間の縦方向距離が、例えば６ｍｍといった第１の値よりも小さいということである。ケース２：サイド金属フレーム１１－３に隣接したボトム金属フレーム１１－７上の位置に第１グランド点が配される。隣接が意味することは、その位置とサイド金属フレーム１１－３との間の縦方向距離が、例えば６ｍｍといった第２の値よりも小さいということである。
サイド金属フレーム１１－１とボトム金属フレーム１１－７とをアイソレートし、縦モードと横モードとの間の干渉を回避するために、さらに、サイド金属フレーム１１－１とボトム金属フレーム１１－７との間に、例えばグランド点３３（ＧＮＤ２）などの第２グランド点が配され得る。換言すれば、フィード点Ｓとフィード点Ｔとの間に第２グランド点が配される。ここで、“サイド金属フレーム１１－１とボトム金属フレーム１１－７との間”の意味については、前述の“サイド金属フレーム１１－３とボトム金属フレーム１１－７との間”についての同様の説明を参照されたい。ここで再び詳細を説明することはしない。オプションで、グランド点３３（ＧＮＤ２）の代わりに、同調スイッチ２７（ＳＷ３）が０オーム接地に切り換えられてもよい。
図４Ｂは、縦モードの原理の概略図である。図４Ｂに示すように、自由空間ＦＳシーンにおいて、図４Ｂに示す金属フレームは、反転Ｆアンテナ（inverted F antenna、ＩＦＡ）設計を用いることができ、サイド金属フレーム１１－１によって共振が生成される。この場合、実施形態１で提供されるアンテナ装置の放射モードは縦モードである。図４Ｃは、横モードの原理の概略図である。図４Ｃに示すように、ハンドヘルドシーンでは、ボトム金属フレーム１１－７によって共振が生成され得る。例えば、図４Ｃに示すＴとＤとの間の金属フレームが、複合右利き／左利き（composite right/left handed、ＣＲＬＨ）モードを用いて共振を生成することができる。この場合、実施形態１で提供されるアンテナ装置の放射モードは横モードである。
実施形態１にて提供されるアンテナ装置は、ローバンド（low band、ＬＢ）アンテナとしてもよく、その動作周波数は６９０ＭＨｚ－９６０ＭＨｚとし得る。ＬＢに限定するわけではなく、当該アンテナ装置は代わりに、例えば中間及び高周波数（例えば、１７００ＭＨｚ－２７００ＭＨｚなど）といった別の周波数バンドで動作してもよく、それは、ラジエータの長さを調節することによって適応され得る。
実施形態１の拡張実装
サイド金属フレーム１１－３にスロット２１－３が配され得る。ここでは、スロット２１－３を第３スロットと称することがある。スロット２１－３及びスロット２１－１は、それぞれサイド金属フレーム１１－３及びサイド金属フレーム１１－１上で対称配置されて、外観に関する対称スロット配置という美的要件を満たし得る。
図５に示すように、サイド金属フレーム１１－３は代わりに、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。換言すれば、自由空間放射効率を更に高めるために、サイド金属フレーム１１－３及びサイド金属フレーム１１－１の両方を縦モードでのラジエータとして使用してもよい。
具体的には、サイド金属フレーム２１－１の設計と同様に、サイド金属フレーム１１－３上に、例えば同調スイッチ３９（ＳＷ６）などの第４同調スイッチ、及びフィード点Ｑが配され得る。第４同調スイッチは、例えばＬＴＥ Ｂ５、ＬＴＥ Ｂ８、及びＬＴＥ Ｂ２８などの低周波バンド間で切り換えるなど、サイド金属フレーム１１－３の放射周波数バンドを切り換えるように構成されることができる。自由空間ＦＳシーンにおいて、スイッチ２２が固定端子Ａをオンにし、フィーダ２３がサイド金属フレーム１１－１上のフィード点Ｓとサイド金属フレーム１１－３上のフィード点Ｑとに接続される。ここでは、フィード点Ｑを第３フィード点と称することがある。従って、自由空間ＦＳシーンにおいて、サイド金属フレーム１１－３は代わりに、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。
実施形態２
この実施形態では、スロットがサイド金属フレーム及びボトム金属フレームの両方に配された状態の下で、自由空間放射効率及びハンドヘルド放射効率の両方を考慮に入れるよう、金属フレームアンテナの放射モードが横モードであるのか、それとも縦モードであるのかを調節するために、金属フレームに接続された同調スイッチの状態（例えばオン（on）状態又はオフ（off）状態など）が変更される。同調スイッチは、０オーム接地に切り換えることによってオン（on）状態に切り換えられることができ、故に、オン（on）状態を接地状態と称することもある。オフ（off）状態にある同調スイッチは、周波数変調に使用されることができる。
図６Ａ－図６Ｃは、実施形態２に従ったアンテナ装置の例を示している。図６Ａは、電子機器内に設計された金属フレームアンテナのアンテナモデルの概略図である。図６Ｂは、縦モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。図６Ｃは、横モードにおけるアンテナ装置の原理の概略図である。図６Ａ－図６Ｃに示すように、当該アンテナ装置は、サイド金属フレーム１１－１、ボトム金属フレーム１１－７、フィーダ２３、及び金属フレームに接続された複数の同調スイッチを含み得る。
サイド金属フレーム１１－１にスロット２１－１が配され得る。ボトム金属フレーム１１－７にスロット５０が配され得る。ここでは、スロット２１－１を第４スロットと称することがあり、スロット５０を第５スロットと称することがある。小さい幅（例えば、１ｍｍから１．５ｍｍ）を有するスロットを金属フレームに配することは、直列に小さいキャパシタを接続することに等価であるとし得る。オプションで、図７に示すように、スロット５０は、例えばスロット５０－１及びスロット５０－３などの複数のスロットを含んでもよい。
フィーダ２３は、フィード点Ｐに接続され得る。ここでは、フィード点Ｐを第４フィード点と称することがある。フィーダ２３は、ケーブル３７を介してＰＣＢ上の例えばバッテリなどの能動コンポーネントに接続されることができる。スロット２１－１とスロット５０との間で金属フレーム上にフィード点Ｐが配され得る。具体的には、フィード点Ｐは、図６Ａに示すように、スロット２１－１とスロット５０との間で、ボトム金属フレーム上に配され得る。スロット２１－１とスロット５０との間の金属フレームは、２つの部分を含み得る。一方の部分は、スロット２１－１とスロット５０との間のボトム金属フレームであり、他方の部分は、スロット２１－１とスロット５０との間のサイド金属フレームである。
複数の同調スイッチは、例えば同調スイッチ５１（ＳＷ８）などの第５同調スイッチ、及び例えば同調スイッチ５５（ＳＷ９）などの第６同調スイッチを含み得る。第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）は、スロット２１－１とスロット５０との間で金属フレーム上に配置され得る。第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）は、ボトム金属フレーム１１－７に配置され得る。第５同調スイッチは、フィード点Ｐの第１の側に配置されることができ、第６同調スイッチは、フィード点Ｐの第２の側に配置されることができる。第１の側の方が、第２の側よりもサイド金属フレーム１１－１に近い。具体的には、第６同調スイッチとフィード点Ｐとがスロット５０によって分離され得る。
さらに、複数の同調スイッチは更に、例えば同調スイッチ５３（ＳＷ７）などの第７同調スイッチを含み得る。第７同調スイッチは、スロット２１－１とスロット５０との間の金属フレーム上のフィード点Ｐに隣接する位置に配置され、給電のインピーダンス整合に使用されることができる。縦モードでのラジエータと横モードでのラジエータとが異なるため、アンテナインピーダンスが異なり、異なる伝送線路に対するインピーダンス整合が必要である。
自由空間ＦＳシーンにおいて、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）はオフ（off）状態にあることができ、第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）はオン（on）状態にあることができる。この場合、サイド金属フレーム１１－１が、完全に励起され、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。この場合、金属フレームアンテナの動作モードは縦モードであり、自由空間放射効率が良好である。第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）は更に、例えばＬＴＥ Ｂ５、ＬＴＥ Ｂ８、及びＬＴＥ Ｂ２８などの低周波バンド間で切り換えるなど、縦モードにおけるサイド金属フレーム１１－１の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
ハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンにおいて、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）はオン（on）状態にあることができ、第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）はオフ（off）状態にあることができる。この場合、ボトム金属フレーム１１－７が、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。この場合、金属フレームアンテナの動作モードは、手の中にスロット２１－１を保持することによって影響を受けないものである横モードであり、ハンドヘルド放射効率が良好である。第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）は更に、例えばＬＴＥ Ｂ５、ＬＴＥ Ｂ８、及びＬＴＥ Ｂ２８などの低周波バンド間で切り換えるなど、横モードにおけるボトム金属フレーム１１－７の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
換言すれば、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）及び第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）は、選択的にオン（on）状態又はオフ（off）状態にあることができる。斯くして、フィード点Ｐの両側に配置された第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）と第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）の状態（例えばオン（on）状態又はオフ（off）状態など）を切り換えることにより、金属フレームアンテナの放射モードを縦モード又は横モードに切り換えることができる。
論理コントローラが、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）及び第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）の状態をオン（on）状態又はオフ（off）に切り換えるべきかを制御することができる。論理コントローラは、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）及び第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）に接続され得る。論理コントローラは、電子機器のＣＰＵから制御信号を受信することができる。該制御信号を用いて、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）及び第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）の状態切換を制御することができる。電子機器がＦＳシーンにあるとき、制御信号は、オフ（off）状態に切り換わるように第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）を制御し、且つオン（on）状態に切り換わるように第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）を制御するよう、論理コントローラに指示することができる。電子機器がハンドヘルドシーンにあるときには、制御信号は、オン（on）状態に切り換わるように第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）を制御し、且つオフ（off）状態に切り換わるように第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）を制御するよう、論理コントローラに指示することができる。自由空間ＦＳシーン及びハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンを決定する手法については、以下のコンテンツにて説明する。ここで詳細を説明することはしない。
横モードで、外方への放射を生成するメインラジエータとしてボトム金属フレーム１１－７が使用されることを確実にするため、及び、ボトム金属フレーム１１－７と、ボトム金属フレーム１１－７に接続されたサイド金属フレーム１１－３とが、放射を生成する一体のラジエータを形成することを防止するために、サイド金属フレーム１１－３とボトム金属フレーム１１－７との間に、グランド点３５（ＧＮＤ１）が配され得る。“サイド金属フレーム１１－３とボトム金属フレーム１１－７との間”の意味については、前述の説明を参照されたい。ここで再び詳細を説明することはしない。
図６Ｂは、縦モードの原理の概略図である。図６Ｂに示すように、自由空間ＦＳシーンにおいて、第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）が、接地するのと等価であるオン（on）状態に切り換えられる。この場合、図６Ｂに示す金属フレームは、反転Ｆアンテナ（inverted F antenna、ＩＦＡ）設計を用いることができ、サイド金属フレーム１１－１によって主に低周波共振が生成され得る。この場合、実施形態２で提供されるアンテナ装置の放射モードは縦モードである。図６Ｃは、横モードの原理の概略図である。図６Ｃに示すように、ハンドヘルドシーンでは、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）が、接地するのと等価であるオン（on）状態に切り換えられる。この場合、ボトム金属フレーム１１－７によって共振が生成され得る。例えば、５１とＰとの間の金属フレームが、ＣＲＬＨモードで共振を生成し、３５と５０との間のスタブが、寄生モードを生成して、放射効率を高める助けとなる。この場合、実施形態２で提供されるアンテナ装置の放射モードは横モードである。
低周波バンドに限定するわけではなく、実施形態２で提供されるアンテナ装置は代わりに、例えば中間及び高周波数（例えば、１７００ＭＨｚ－２７００ＭＨｚなど）といった別の周波数バンドで動作してもよく、それは、ラジエータの長さを調節することによって適応され得る。
実施形態２の拡張実装
図６Ａに示したスロット２１－１とスロット５０との間のボトム金属フレーム上のフィード点Ｐの配置とは異なり、図８Ａに示すように、フィード点Ｐは、スロット２１－１とスロット５０との間でサイド金属フレーム上に配されてもよい。この場合、例えば同調スイッチ５１（ＳＷ８）などの、フィード点の第１の側の第５同調スイッチも、それに従って、スロット２１－１とスロット５０との間でサイド金属フレーム上に配置される。オプションで、例えば同調スイッチ５５（ＳＷ９）などの、フィード点の第２の側の第６同調スイッチとフィード点Ｐは、もはや、スロット５０によって分離されなくてもよい。
スロット２１－１とスロット５０との間のボトム金属フレームは、スロット５０と位置Ｇとの間の金属フレームである。スロット２１－１とスロット５０との間のサイド金属フレームは、位置Ｇとスロット２１－１との間の金属フレームである。位置Ｇは、ボトム金属フレーム１１－７とサイド金属フレーム１１－１との間のつなぎ部分である。
自由空間ＦＳシーンにおいて、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）はオフ（off）状態にあることができ、第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）はオン（on）状態にあることができる。この場合、サイド金属フレーム１１－１が、完全に励起され、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。実施形態２で提供されるアンテナ装置の放射モードは縦モードであり、自由空間放射効率が良好である。第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）は更に、縦モードにおけるサイド金属フレーム１１－１の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
ハンドヘルド（例えばＢＨＨなど）シーンにおいて、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）はオン（on）状態にあることができ、第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）はオフ（off）状態にあることができる。この場合、ボトム金属フレーム１１－７が、外方への放射を生成するラジエータとして使用されることができる。実施形態２で提供されるアンテナ装置の放射モードは、手の中にスロット２１－１を保持することによって影響を受けないものである横モードであり、ハンドヘルド放射効率が良好である。第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）は更に、横モードにおけるボトム金属フレーム１１－７の放射周波数バンドを切り換えるように構成され得る。
図８Ｂは、縦モードの原理の概略図である。図８Ｂに示すように、自由空間ＦＳシーンにおいて、第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）が、接地するのと等価であるオン（on）状態に切り換えられる。この場合、図８Ｂに示す金属フレームは、反転Ｆアンテナ（inverted F antenna、ＩＦＡ）設計を用いることができ、サイド金属フレーム１１－１によって主に低周波共振が生成され得る。この場合、実施形態２で提供されるアンテナ装置の放射モードは縦モードである。図８Ｃは、横モードの原理の概略図である。図８Ｃに示すように、ハンドヘルドシーンでは、第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）が、接地するのと等価であるオン（on）状態に切り換えられる。この場合、ボトム金属フレーム１１－７によって主に低周波共振が生成され得る。この場合、実施形態２で提供されるアンテナ装置の放射モードは横モードである。
図９Ａは、実施形態２で提供されるアンテナ装置の自由空間シーンにおける低周波動作状態を示している。図９Ａに示すように、自由空間シーンにおいてアンテナ性能を確保するためには、縦モードを完全に励起することが必要である。スイッチ２がオフ（off）状態に切り換えられ得るとともに、スイッチ１がオン（on）状態に切り換えられ得る。斯くして、サイド金属フレーム上のスロット（例えばスロット２１－１など）に強い電界が形成され、故に、縦モードは強い。当該アンテナ装置は、Ｂ５、Ｂ８、及びＢ２８で共振を生成することができ、良好なシステム効率を有する。
図９Ｂは、実施形態２で提供されるアンテナ装置のハンドヘルドシーンにおける低周波動作状態を示している。図９Ｂに示すように、ハンドヘルドシーンにおいてアンテナ性能を確保するため、及び手で握ることの影響を抑制するためには、縦モードを弱めるとともに横モードを強めることが必要である。スイッチ２がオン（on）状態に切り換えられ得るとともに、スイッチ１がオフ（off）状態に切り換えられ得る。斯くして、ボトム金属フレーム上のスロット（例えばスロット５０など）に強い電界が形成され、それが効果的に横モードを励起し、それにより、手で握ることの影響を抑制する。当該アンテナ装置は、ＢＨＨＬシーン及びＢＨＨＲシーンの両方において良好なシステム効率を有し得る。ＢＨＨＬシーン及びＢＨＨＲシーンは２つの典型的なハンドヘルドシーンである。ＢＨＨＬは、左側の顔近くで左手に電子機器１０を握ることを指し、ＢＨＨＲは、右側の顔近くで右手に電子機器１０を握ることを指す。
図９Ａ及び図９Ｂのスイッチ１は、実施形態２で説明した第６同調スイッチ（例えばＳＷ９など）とすることができ、スイッチ２は、実施形態２で説明した第５同調スイッチ（例えばＳＷ８など）とすることができる。
前述の実施形態にて提供されるアンテナ装置は、例えばサイド金属フレーム１１－３などの、電子機器１０の別のサイド金属フレームにも適用されることができ、また、電子機器１０のトップ金属フレーム１１－５にも適用されることができる。すなわち、前述の実施形態において、縦モードにおけるラジエータはサイド金属フレーム１１－３であってもよく、横モードにおけるラジエータはトップ金属フレーム１１－５であってもよい。
前述の実施形態では、自由空間シーン及びハンドヘルドシーンが説明されており、異なるシーンではアンテナの放射モード（縦モード又は横モード）が異なる。一実装において、電子機器１０は、ハンドセット１６がオンにされているかを決定することができ、ハンドセット１６がオンにされている場合に、ユーザが通話を行うために電子機器１０を手に握っていると決定することができ、その結果、現在シーンはハンドヘルドシーンであると決定することができ、そうでない場合には、現在シーンは自由空間シーンであると決定することができる。他の一実装において、電子機器は、光学近接センサ１７によって収集されるユーザから電子機器１０までの距離データに基づいて、電子機器１０に対してユーザが近いかを決定することができる。距離データによって示される距離が、特定の閾値（例えば、１ｃｍ）未満である場合、ユーザの体の近くでユーザが電子機器１０を手に握っていると決定することができ、その結果、現在シーンはハンドヘルドシーンであると決定することができ、そうでない場合には、現在シーンは自由空間シーンであると決定することができる。これらの２つの実装に加えて、電子機器１０は更に、他の手法で現在シーンを決定することができ、これはこの出願において限定されることではない。
例えば同調スイッチ２５（ＳＷ２）、同調スイッチ２７（ＳＷ３）、及び同調スイッチ５１（ＳＷ８）などの、前述の実施形態で説明した同調スイッチは、図１０に示すことができ、例えばグランド点６１、グランド点６３、及びグランド点６５などの複数のグランド点を有することができる。各グランド点がＲＬＣ集中デバイスに直列に接続され得る。例えば、グランド点６１が集中デバイスＬ１に直列に接続され、グランド点６３が集中デバイスＬ２に直列に接続され、そして、グランド点６５が集中デバイスＬ３に直列に接続される。Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３の集中パラメータ値は相異なる。同調スイッチは、周波数調節を実行するよう、相異なる集中デバイスに直列接続されたこれらのグランド点を選択的に接続することができる。
前述の実施形態で説明したように、同調スイッチをオフ（off）状態に切り換えることは、同調スイッチが切断状態にあることを意味し得る。同調スイッチをオン（on）状態に切り換えることは、同調スイッチが特定の集中デバイスをオンにすることを意味し得る。例えば、同調スイッチは、閉じた接地を実現するために、０オーム集中デバイスをオンにする。
分かることには、この出願にて提供されるアンテナ設計ソリューションでは、自由空間放射効率とハンドヘルド放射効率とをバランスさせるために、ボトム金属フレーム及びサイド金属フレームの両方にスロットが配される。自由空間シーンでは、アンテナの縦モードが強く、自由空間放射効率が良好である。電子機器１０が手に握られているときには、アンテナの横モードが強く、ハンドヘルド放射効率が良好である。
前述の説明は、単にこの出願の特定の実装に過ぎず、この出願の保護範囲を限定することを意図するものではない。この出願に開示された技術的範囲内で当業者によって容易に考え付かれる如何なる変形又は置換も、この出願の保護範囲に入るものである。従って、この出願の保護範囲は請求項の保護範囲に従うものである。

Claims (17)

  1. 電子機器用のアンテナ装置であって、当該アンテナ装置は、前記電子機器の第１サイド金属フレーム及びボトム金属フレーム、フィーダ、及び複数の同調スイッチを有し、
    前記第１サイド金属フレームが第１スロットを備え、前記ボトム金属フレームが第２スロットを備え、前記第１サイド金属フレームが第１フィード点を備え、前記ボトム金属フレームが第２フィード点を備え、前記ボトム金属フレームと前記電子機器の第２サイド金属フレームとの間に第１グランド点が配され、
    前記複数の同調スイッチは、前記第１サイド金属フレームに接続された第１同調スイッチと、前記ボトム金属フレームに接続された第２同調スイッチ及び第３同調スイッチとを有し、前記第２同調スイッチは、前記第２スロットの第１の側に接続され、前記第３同調スイッチは、前記第２スロットの第２の側に接続され、前記第１の側の方が前記第２の側よりも前記第１サイド金属フレームに近く、
    前記フィーダは、前記第１フィード点又は前記第２フィード点を選択的に接続するように構成される、
    アンテナ装置。
  2. 前記フィーダが前記第１フィード点に接続される場合には、前記第１サイド金属フレームが励起されて外方への放射を生成し、且つ前記第１同調スイッチが、前記第１サイド金属フレームの放射周波数バンドを調節するように構成され、前記フィーダが前記第２フィード点に接続される場合には、前記ボトム金属フレームが励起されて外方への放射を生成し、且つ前記第２同調スイッチ及び前記第３同調スイッチが、前記ボトム金属フレームの放射周波数バンドを調節するように構成される、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 前記フィーダは、第１スイッチに接続されており、該第１スイッチは、第１固定端子及び第２固定端子を持ち、該第１固定端子が前記第１フィード点に接続され、該第２固定端子が前記第２フィード点に接続されており、
    前記第１スイッチは、前記第１固定端子又は前記第２固定端子を選択的にオンにするように構成され、前記第１スイッチが前記第１フィード点に選択的に接続される場合には、前記第１サイド金属フレームが励起されて外方への放射を生成し、前記第１スイッチが前記第２フィード点に選択的に接続される場合には、前記ボトム金属フレームが励起されて外方への放射を生成する、
    請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
  4. 前記第１フィード点と前記第２フィード点との間に第２グランド点が配されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 当該アンテナ装置は更に、前記第２サイド金属フレームを有し、前記第２サイド金属フレームは第３フィード点を備え、前記第２サイド金属フレームは第３スロットを備え、前記フィーダは更に、前記第１フィード点を接続するときに前記第３フィード点を接続するように構成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  6. 前記複数の同調スイッチは更に、前記第２サイド金属フレーム上に配置された第４同調スイッチを有し、該第４同調スイッチは、前記第２サイド金属フレームの放射周波数バンドを調節するように構成される、請求項５に記載のアンテナ装置。
  7. 金属フレームと、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、論理制御回路と、を有する電子機器であって、前記論理制御回路は、前記第１サイド金属フレーム上に配された前記第１フィード点を接続するように、又は前記ボトム金属フレーム上に配された前記第２フィード点を接続するように、前記フィーダを制御するように構成される、電子機器。
  8. 前記論理制御回路は、前記第１スイッチに接続されており、前記第１固定端子をオンにするように、又は前記第２固定端子をオンにするように、前記第１スイッチを制御するように構成される、請求項７に記載の電子機器。
  9. 電子機器向けのアンテナ放射方法であって、前記電子機器のアンテナ装置が、前記電子機器の第１サイド金属フレーム及びボトム金属フレーム、フィーダ、及び複数の同調スイッチを有し、前記第１サイド金属フレームが第１スロットを備え、前記ボトム金属フレームが第２スロットを備え、前記第１サイド金属フレームが第１フィード点を備え、前記ボトム金属フレームが第２フィード点を備え、前記ボトム金属フレームと前記電子機器の第２サイド金属フレームとの間に第１グランド点が配され、前記複数の同調スイッチは、前記第１サイド金属フレームに接続された第１同調スイッチと、前記ボトム金属フレームに接続された第２同調スイッチ及び第３同調スイッチとを有し、前記第２同調スイッチは、前記第２スロットの第１の側に接続され、前記第３同調スイッチは、前記第２スロットの第２の側に接続され、前記第１の側の方が前記第２の側よりも前記第１サイド金属フレームに近く、前記フィーダは、前記第１フィード点又は前記第２フィード点を選択的に接続するように構成されており、
    当該方法は、
    前記電子機器により、現在シーンを決定し、
    前記電子機器が自由空間シーンにあるときには、前記電子機器により、前記第１フィード点を接続するように前記フィーダを制御し、前記電子機器がハンドヘルドシーンにあるときには、前記電子機器により、前記第２フィード点を接続するように前記フィーダを制御する、
    ことを有する、方法。
  10. 前記フィーダは、第１スイッチに接続されており、該第１スイッチは、第１固定端子及び第２固定端子を持ち、該第１固定端子が前記第１フィード点に接続され、該第２固定端子が前記第２フィード点に接続されており、前記第１スイッチは、前記第１固定端子又は前記第２固定端子を選択的にオンにするように構成され、前記第１スイッチが前記第１フィード点に接続される場合には、前記第１サイド金属フレームが励起されて外方への放射を生成し、前記第１スイッチが前記第２フィード点に接続される場合には、前記ボトム金属フレームが励起されて外方への放射を生成し、
    前記電子機器により、前記第１フィード点を接続するように前記フィーダを前記制御することは具体的に、前記電子機器により、前記第１固定端子をオンにするように前記第１スイッチを制御することを有し、
    前記電子機器により、前記第２フィード点を接続するように前記フィーダを前記制御することは具体的に、前記電子機器により、前記第２固定端子をオンにするように前記第１スイッチを制御することを有する、
    請求項９に記載の方法。
  11. 電子機器用のアンテナ装置であって、当該アンテナ装置は、前記電子機器の第１サイド金属フレーム及びボトム金属フレーム、フィーダ、及び複数の同調スイッチを有し、
    前記第１サイド金属フレームが第４スロットを備え、前記ボトム金属フレームが第５スロットを備え、前記ボトム金属フレームと前記電子機器の第２サイド金属フレームとの間にグランド点が配され、
    前記フィーダは、第４フィード点に接続され、該第４フィード点は、前記第４スロットと前記第５スロットとの間で金属フレーム上に配され、
    前記複数の同調スイッチは、第５同調スイッチ及び第６同調スイッチを有し、該第５同調スイッチは、前記第４スロットと前記第５スロットとの間で前記金属フレームに接続され、前記第６同調スイッチは、前記ボトム金属フレームに接続され、該第５同調スイッチは、前記第４フィード点の第１の側に接続され、該第６同調スイッチは、前記第４フィード点の第２の側に接続され、前記第１の側の方が前記第２の側よりも前記第１サイド金属フレームに近く、
    前記第５同調スイッチは、選択的にオフ又はオンになるように構成され、前記第６同調スイッチは、選択的にオフ又はオンになるように構成される、
    アンテナ装置。
  12. 前記第５同調スイッチがオフにされ且つ前記第６同調スイッチがオンにされる場合には、前記第１サイド金属フレームが励起されて外方への放射を生成し、且つ前記第５同調スイッチが、前記第１サイド金属フレームの放射周波数バンドを調節するように構成され、
    前記第５同調スイッチがオンにされ且つ前記第６同調スイッチがオフにされる場合には、前記ボトム金属フレームが励起されて外方への放射を生成し、且つ前記第６同調スイッチが、前記ボトム金属フレームの放射周波数バンドを調節するように構成される、請求項１１に記載のアンテナ装置。
  13. 前記第４フィード点は具体的に、前記第４スロットと前記第５スロットとの間で前記ボトム金属フレーム上に配され、前記第６同調スイッチと前記第４フィード点とが、前記第５スロットによって分離される、請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
  14. 前記第４フィード点は具体的に、前記第４スロットと前記第５スロットとの間で前記サイド金属フレーム上に配され、前記第５同調スイッチは、前記第４スロットと前記第５スロットとの間で前記サイド金属フレームに接続される、請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
  15. 前記複数の同調スイッチは更に、第７同調スイッチを有し、該第７同調スイッチは、前記第４スロットと前記第５スロットとの間の前記金属フレーム上の前記第４フィード点に隣接する位置に接続されて、給電のインピーダンス整合に使用される、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  16. 金属フレームと、請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、論理制御回路と、を有する電子機器であって、前記論理制御回路は、前記第５同調スイッチ及び前記第６同調スイッチに接続され、前記論理制御回路は、前記第５同調スイッチを制御してオフ又はオンにするように、及び前記第６同調スイッチを制御してオフ又はオンにするように構成される、電子機器。
  17. 電子機器向けのアンテナ放射方法であって、前記電子機器のアンテナ装置が、前記電子機器の第１サイド金属フレーム及びボトム金属フレーム、フィーダ、及び複数の同調スイッチを有し、前記第１サイド金属フレームが第４スロットを備え、前記ボトム金属フレームが第５スロットを備え、前記ボトム金属フレームと前記電子機器の第２サイド金属フレームとの間にグランド点が配され、前記フィーダは、第４フィード点に接続され、該第４フィード点は、前記第４スロットと前記第５スロットとの間で金属フレーム上に配され、前記複数の同調スイッチは、第５同調スイッチ及び第６同調スイッチを有し、該第５同調スイッチは、前記第４スロットと前記第５スロットとの間で前記金属フレームに接続され、前記第６同調スイッチは、前記ボトム金属フレームに接続され、該第５同調スイッチは、前記第４フィード点の第１の側に接続され、該第６同調スイッチは、前記第４フィード点の第２の側に接続され、前記第１の側の方が前記第２の側よりも前記第１サイド金属フレームに近く、前記第５同調スイッチは、選択的にオフ又はオンになるように構成され、前記第６同調スイッチは、選択的にオフ又はオンになるように構成され、
    当該方法は、
    前記電子機器により、現在シーンを決定し、
    前記電子機器が自由空間シーンにあるときには、前記電子機器により、前記第５同調スイッチがオフになり且つ前記第６同調スイッチがオンになるように制御し、
    前記電子機器がハンドヘルドシーンにあるときには、前記電子機器により、前記第５同調スイッチがオンになり且つ前記第６同調スイッチがオフになるように制御する、
    ことを有する、方法。
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