JP4782203B2

JP4782203B2 - 超小型内蔵型アンテナ

Info

Publication number: JP4782203B2
Application number: JP2008533257A
Authority: JP
Inventors: フーンリョウ、ビュン; モスン、ウォン; フンソ、ジー
Original assignee: イーエムダブリュカンパニーリミテッド
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: EP1932216A1; US20090033583A1; US8059061B2; CN101283482A; JP2009510893A; EP1932216A4; WO2007040327A1; KR200408694Y1

Description

本発明は、超小型内蔵型アンテナに係り、特に、移動通信端末に内蔵する超小型内蔵型アンテナに関する。

通常、移動通信端末のアンテナは設置位置によって端末外部に露出する外蔵型アンテナと、端末内部に内蔵する内蔵型アンテナとに大別される。ヘリカルアンテナ（ｈｅｌｉｃａｌａｎｔｅｎｎａ）やホイップアンテナ（ｗｈｉｐａｎｔｅｎｎａ）などの外蔵型アンテナは、端末外部に突出しているため破損しやすく、定在波比が高くて送信出力の放射特性に劣るため出力制御による電流消耗量が多い。さらに、外蔵型アンテナは、端末の外部に突出している点で端末の小型化傾向に合わないものである。このため、最近には低周波帯域を用いる通信方式を除いては、外蔵型アンテナが内蔵型アンテナに取り替えられている。

従来の内蔵型アンテナは、主に逆Ｆ（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｆ）または逆Ｌ（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｆ）型構造を基にして別途の誘電体上に導電性放射体が配置された形態を有する。このような内蔵型アンテナは、外蔵型アンテナに比べて小型製造が可能であるが、内部の占有空間が相変わらず高いため、端末の小型化に限界があり、そこで、一層小型のアンテナが望まれている。また、端末の機能が多様化し、各種通信サービスが導入するに伴い、一つの端末で多様な帯域の信号を送受信しなければならない必要性が高まっている。よって、アンテナも多重帯域特性を有することが求められている。しかし、従来の内蔵型アンテナは、アンテナ放射体の形成空間制約下で多重帯域特性を実現するのには適していない。

スパイラル状の放射体を用いて小型化されたアンテナがＹｉｎｇなどの国際公開公報第ＷＯ００／０３４５３号及びＮｉｕなどの米国特許第５９２９８２５号に開示されている。しかし、Ｙｉｎｇ及びＮｉｕは、アンテナの小型化を達成したに過ぎず、多重帯域特性を有する小型の内蔵型アンテナを具現することはできない。
国際公開公報第ＷＯ００／０３４５３号米国特許第５９２９８２５号

本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、既存の内蔵型アンテナに比べて端末内部における占有空間を格段に減らしながらも優れたアンテナ特性及び広帯域特性を有する超小型内蔵型アンテナを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、一端が端末の給電素子に電気的に結合されて全体としてスパイラル状をしているアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナにおいて、前記アンテナ放射体の他端が前記スパイラルの外側に配置された、内蔵型アンテナが提供される。

前記アンテナ放射体は、前記端末の接地面に一層電気的に結合でき、前記アンテナ放射体は、印刷回路基板に形成できる。

上記目的を達成するために、本発明の他の態様によれば、導電性材質からなるアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナにおいて、前記アンテナ放射体は、端末の給電素子に電気的に結合される給電部と、前記給電部に接続され、開放された曲線形状を有する第１導体と、前記第１導体と接続され、前記第１導体の内側に配置され、１回以上折り曲げられた第２導体と、前記第２導体と接続され、前記第１導体の外側に延長する第３導体と、を含む、内蔵型アンテナが提供される。

前記アンテナ放射体は、前記端末の接地面に電気的に結合される接地部をさらに含むことができ、前記アンテナ放射体は、印刷回路基板に形成されることができる。

上記目的を達成するために、本発明のまた他の態様によれば、一端が端末の給電素子に電気的に結合されて全体としてスパイラル状をしているアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナであって、前記アンテナ放射体の他端が前記スパイラルの外側に配置された、内蔵型アンテナを含む無線通信端末が提供される。

上記目的を達成するために、本発明のさらに他の態様によれば、導電性材質からなるアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナであって、前記アンテナ放射体は、端末の給電素子に電気的に結合される給電部と、前記給電部に接続され、開放された曲線形状を有する第１導体と、前記第１導体と接続され、前記第１導体の内側に配置され、１回以上折り曲げられた第２導体と、前記第２導体と接続され、前記第１導体の外側に延長する第３導体と、を含む、内蔵型アンテナを含む無線通信端末が提供される。

本発明による超小型内蔵型アンテナは、端末内部における占有空間を格段に減らしながらも多重帯域の共振特性及び高周波帯域における広帯域特性を有する効果がある。

また、本発明によれば、端末内部におけるアンテナの占有空間を最小化することができ、端末内により多くの部品を設けて多様な機能を実現することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図を参照して説明する。

以下の実施形態が単なる例示に過ぎないものであり、変形及び変形が可能であることは、当業者にとって明らかなことであろう。

一方、本明細書の「電気的結合」というのは、二つの構成要素が、電子が移動できるように接続された場合だけでなく、電子移動は不可能であるが電磁的に結合されて相互に電流を誘導できるように構成された場合を含む意味で使われる。

図１は、本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの放射体形成原理を説明する。アンテナ放射体は、モノポールアンテナの原理に基づいて形成される。すなわち一端が端末内部の給電素子に電気的に結合され、λ／４の電気的長さを有する。ここでλはアンテナの動作波長を言う。しかし、本実施形態のアンテナ放射体は、全体としてスパイラル状を有するように形成され、同時に他端がスパイラルの外側に配置されるように折り曲げられる。その結果、電気的長さはそのまま保持しながら、全体アンテナ放射体の物理的寸法が大幅に減少する。

かかる本実施形態のアンテナ放射体は、接地面と平行に設けられ、接地面に直交する給電線に接続されることにより逆Ｌ型アンテナとして動作することができる。また、アンテナ放射体が給電素子だけでなく接地面にも接続されるように構成する場合、逆Ｆ型アンテナとして動作することもできる。その他、ループアンテナ、ダイポールアンテナ、マイクロストリップアンテナなどの様々なアンテナ構成を本発明のアンテナに適用できることは、当業者にとって明らかである。

本実施形態のアンテナ放射体の構成をさらに詳しく説明する。図２は、本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの放射体を示す。上述したように、本実施形態の放射体は、端末の給電素子に電気的に結合される給電部と、給電部に接続されて延長され、開放された曲線形状を有する第１導体１１０と、を含む。第１導体１１０には、その内側に配置されて１回以上折り曲げられた第２導体１２０が接続される。このように第１導体１１０の内側に第２導体１２０が配置されるので、アンテナの電気的長さを保持しながらもアンテナの物理的寸法を低減することができる。

また、第２導体１２０が第１導体１１０の内側に配置されるので、第１導体１１０と第２導体１２０との電磁的結合が発生し、第２導体１２０が１回以上折り曲げられるように形成されるので、折り曲げ部Ａで導体間の電磁的結合が発生する。これにより、アンテナの帯域幅が拡張されるか及び／またはアンテナが多重帯域特性を有する。このような効果は特に高周波信号に対して優越している。

一方、第２導体１２０には、第１導体１１０の外側に延長する第３導体１３０が接続される。具体的に、第３導体１３０は、その端部Ｂが第１導体１１０の外部に配置されるように延長する。第３導体１３０の端部Ｂは、アンテナ放射体の末端であって、実質的に電磁波の放射が集中される個所である。したがって、第３導体１３０が第１導体１１０の外側に延長することにより、最大放射個所が相対的に第１導体１１０及び第２導体１２０と離隔し、放射効率が増加することができる。特に、このような効果は相対的に低周波数の信号に対して優越している。このため、前記第１導体１１０と第２導体１２０の電磁的結合とともに、究極的にアンテナの多重帯域特性の具現に寄与できるようになる。

このようなアンテナ放射体は、所定の形状の誘電体上に配置できる。誘電体内での電磁波の波長は誘電体の誘電率の平方根に反比例することから、誘電率を高めてアンテナの小型化を図ることができる。

図３は、本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの平面図である。アンテナ放射体１００は、誘電体２００上に配置され、放射体１００の給電部には、外部回路（例えば、給電素子）との接続を容易にするための端子３００が形成される。前記誘電体２００としては印刷回路基板ＰＣＢが使用でき、アンテナ放射体１００及び端子３００は、公知の回路形成方法、例えば、印刷、エッチングなどによって形成できる。このため、一層容易に低コストでアンテナを具現することができる。また、誘電体２００によってアンテナ放射体１００を強固に支持し、端末内部へのアンテナ設置を容易に行うことができる。

本発明のアンテナを具現してシミュレーションを行った。具現されたアンテナは、８０ｍｍ（すなわち、９００ＭＨｚ信号の１／４波長）の電気的長さを有する放射体を用いて逆Ｌ型のものとなり、得られたアンテナの寸法は、横１６．５ｍｍ、縦１６．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍであった。

図４は、本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの放射特性を示すグラフである。具体的に、上部のグラフは、周波数変化によるインピーダンス変化を示すスミスチャートであり、下部のグラフはアンテナのＶＳＷＲ（ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）を示すグラフである。図４に示すように、具現されたアンテナは約０．８〜１ＧＨｚ及び約１．５７〜２．２ＧＨｚで３:１以下のＶＳＷＲ値を有するので、２個の帯域幅を有することが確認された。また、１．５７〜２．２ＧＨｚで広帯域特性を有することが確認された。特に、得られた帯域幅は８２４〜８９４ＭＨｚのセルラーサービス帯域、８８０〜９６０ＭＨｚのＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍＦｏｒＭｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）サービス帯域、１７１０〜１８８０ＭＨｚのＤＣＳ（ＤｉｇｉｔａｌｃｅｌｌｕｌａｒＳｙｓｔｅｍ）サービス帯域、及び１８５０〜１９９０ＭＨｚのＵＳ−ＰＣＳ（ＰｅｓｏｎａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｅｒｖｉｃｅ）サービス帯域を含むので、具現されたアンテナは４種サービスをいずれもカバーすることができ、実質的に４重帯域アンテナとしての機能を果たすことができる。

また、前記４個サービス帯域における平均利得は、それぞれ−６．２１、−４．３１、−２．５２、及び−２．９２ｄＢｉ、最大利得は、それぞれ−２．８３、−１．１８、１．３１、及び１．０７ｄＢｉであって、良好な利得を有することが確認された。

以上、具体的な実施形態と関連して本発明を説明したが、これらは本発明を例示するためのものであり、これらの実施形態によって本発明が制限されることはない。例えば、図示のように、所定の角度を有するように折り曲げられたアンテナ放射体は、曲線に折り曲げでき、誘電体は、図示または説明されたもの以外の各種形状を有することができる。したがって、当業者は、本発明の原理に基づいて多様な変更及び変形を行うことが可能であり、これらも本発明の範囲に属するということは言うまでもない。

本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの放射体形成原理を説明する図である。本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの放射体を示す図である。本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの平面図である。本発明の一実施形態による超小型内蔵型アンテナの放射特性を示すグラフである。

Claims

一端が端末の給電素子に電気的に結合され、全体として連続的なスパイラル状を有するアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナにおいて、
前記アンテナ放射体の他端が前記スパイラルの外側に配置された、内蔵型アンテナ。
前記アンテナ放射体は、前記端末の接地面にさらに電気的に結合された、請求項１に記載の内蔵型アンテナ。
前記アンテナ放射体は、印刷回路基板に形成された、請求項１に記載の内蔵型アンテナ。
導電性材質からなるアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナにおいて、
前記アンテナ放射体は、
端末の給電素子に電気的に結合される給電部と、
前記給電部に接続され、開放された曲線形状を有する第１導体と、
前記第１導体と接続され、前記第１導体の内側に配置され、１回以上折り曲げられた第２導体と、
前記第２導体と接続され、前記第１導体の外側に延長する第３導体と、を含み、
前記第１導体、第２導体及び第３導体が全体として連続的なスパイラル状を有する、
内蔵型アンテナ。
前記アンテナ放射体は、前記端末の前記接地面に電気的に結合される接地部をさらに含む、請求項４に記載の内蔵型アンテナ。
前記アンテナ放射体は、印刷回路基板に形成された、請求項４に記載の内蔵型アンテナ。
一端が端末の給電素子に電気的に結合され、全体として連続的なスパイラル状を有するアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナであって、前記アンテナ放射体の他端が前記スパイラルの外側に配置された、内蔵型アンテナを含む無線通信端末。
導電性材質からなるアンテナ放射体を含む内蔵型アンテナであって、前記アンテナ放射体は、
端末の給電素子に電気的に結合される給電部と、
前記給電部に接続され、開放された曲線形状を有する第１導体と、
前記第１導体と接続され、前記第１導体の内側に配置され、１回以上折り曲げられた第２導体と、
前記第２導体と接続され、前記第１導体の外側に延長する第３導体と、を含み、
前記第１導体、第２導体及び第３導体が全体として連続的なスパイラル状を有する、
内蔵型アンテナを含む無線通信端末。