JP4825308B2 - モバイルアプリケーション用フロントエンドモジュールに集積化したマルチバンド高分離型平面アンテナ - Google Patents

Description

ノートパソコンなどのデバイスの従来のアンテナシステムは、長いＲＦケーブルでフロントエンドモジュールに接続されており、ノイズおよび電力損失を発生させる。この結果、モバイルコンピュータのスループットおよびレンジは顕著に劣化する。また、これらのＲＦケーブルは、部品コスト（ｂｉｌｌ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ（ＢＯＭ）ｃｏｓｔ）を増加させる。この他にも、複数のモバイルデバイスの複数のアンテナによる干渉問題が存在する。将来のモバイルデバイスにおいては、複数の無線デバイス間に深刻な干渉が発生することが想定されている。

従って、モバイルアプリケーション用フロントエンドモジュールに集積化した、マルチバンド高分離型平面アンテナが待ち望まれている。

本発明の主題は、明細書の結びの部分に詳しく特定され、明確に請求されている。但し、本発明は、動作の構成と方法との両方について、発明の目的、特徴、および効果と共に、以下の詳細な説明と次の図面を参照することでより適切に理解され得る。

本発明の１つの実施形態における、アンテナおよびＦＥＭ（フロントエンドモジュール）の相互接続を示す。

本発明の１つの実施形態における、縦に構成された高分離型アンテナペアを示す。

本発明の１つの実施形態における、横に構成された高分離型アンテナペアを示す。

本発明の１つの実施形態における、３つのＦＥＭ集積無線アンテナトポロジを示す。

本発明の１つの実施形態における、ＦＥＭ集積の高分離型アンテナの３つの異なる構成を示す。

当然のことながら、説明を単純および明確にすべく、図中の要素は必ずしも正しい縮尺で描かれていない。例えば、明確性を目的に、いくつかの要素は他の要素に比べ寸法が強調されている。さらに、対応または類似の要素を示す参照番号は、複数の図中で適宜繰り返し使用されている。

以下の詳細な説明では、本発明の理解を深めることを目的に、様々な具体的な詳細が示されている。但し、これらの具体的な詳細を用いることなく、本発明を実施することが可能であることは、当業者にとって明らかである。また、本発明を明瞭にすべく、公知の方法、手順、構成部材、および回路については詳細に説明しない。

以下の詳細な説明では、本発明の理解を深めることを目的に、様々な具体的な詳細が示されている。但し、これらの具体的な詳細を用いることなく、本発明を実施することが可能であることは、当業者にとって明らかである。また、本発明を明瞭にすべく、公知の方法、手順、構成部材、単位、および／または回路については詳細に説明しない。

本発明の実施形態は、様々な用途に用いてよい。本発明の一部の実施形態は、様々なデバイスおよびシステムと併せて使用してよい。例えば、送信機、受信機、トランシーバ、送受信機、無線通信端末、無線通信デバイス、無線アクセスポイント（ＡＰ）、モデム、無線モデム、パソコン（ＰＣ）、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバコンピュータ、モバイルコンピュータ、モバイルデバイス、ＰＤＡデバイス、モバイルＰＤＡデバイス、ネットワーク、無線ネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、無線メトロポリタンエリアネットワーク（ＷＡＭＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、無線ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、既存のＩＥＥＥ８０２．１１、 ８０２．１１ａ、 ８０２．１１ｂ、 ８０２．１１ｅ、 ８０２．１１ｇ、 ８０２．１１ｈ、 ８０２．１１ｉ、 ８０２．１１ｎ、 ８０２．１６、 ８０２．１６ｄ、 ８０２．１６ｅ規格、および／またはこれらの改訂バージョン、および／または派生バージョン、および／またはロングタームエボリューション（ＬＴＥ）に準拠して動作する、デバイスおよび／またはネットワーク、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、上記のＷＡＬＮおよび／またはＰＡＮおよび／またはＷＰＡＮネットワークの一部であるユニットおよび／またはデバイス、一方向および／または双方向無線通信システム、セルラー無線電話通信システム、セルラー電話、無線電話、パーソナルコミュニケーションシステム（ＰＣＳ）デバイス、無線通信デバイス付きＰＤＡデバイス、マルチプルインプットマルチプルアウトプット（ＭＩＭＯ）送受信機またはデバイス、シングルインプットシングルアウトプット（ＳＩＭＯ）送受信機またはデバイス、マルチインプットシングルアウトプット（ＭＩＳＯ）送受信機またはデバイス、マルチレシーバチェーン（ＭＲＣ）送受信機またはデバイス、「スマートアンテナ」技術または複数アンテナ技術などを有する送受信機またはデバイスなどである。本発明の一部の実施形態は、１つまたは複数のタイプの無線通信シグナルおよび／またはシステムと併せて使用してよい。例えば、無線（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、周波数分割多重（ＦＤＭ）、直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、時分割多重（ＴＤＭ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、延長時分割多元接続（Ｅ−ＴＤＭＡ）、ジェネラルパケットラジオサービス（ＧＰＲＳ）、延長ＧＰＲＳ、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）、広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ）、ＣＤＭＡ２０００、重搬送波変調（ＭＤＭ）、ＤＭＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（商標）またはその類似である。本発明の実施形態は、その他の様々な装置、デバイス、システムおよび／またはネットワークで使用してよい。

本発明の実施形態は、この点において制限されないが、例えば「処理する」、「コンピュータ処理する」、「算出する」、「判断する」、「確立する」、「分析する」、「確認する」またはこれらの類義語を用いた説明は、コンピュータ、コンピュータプラットフォーム、コンピューティングシステム、またはその他の電子コンピューティングデバイス（複数の）の動作および／または（複数の）プロセスを示してよい。コンピュータ、コンピュータプラットフォーム、コンピューティングシステム、またはその他の電子コンピューティングデバイスは、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ内の物理的（例、電子的）な数量で表現されたデータを、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ、あるいはその他の情報記憶媒体内の、同様に物理的な数量で表現されたデータへと操作および／または変換する。なお、その他の情報記憶媒体は、動作および／またはプロセスを実行する命令を格納してよい。

本発明の実施形態は、この点において制限されないが、以下の説明の「複数」および「複数の」などの語句は、例えば「複数」または「２つ以上」を含んでよい。以下の説明では、「複数」または「複数の」は、２つ以上の構成部材、デバイス、要素、ユニット、パラメータ等を含んでよい。例えば、「複数のステーション」は２つ以上のステーションを含んでよい。

本発明の実施形態はこの点において制限されないが、以下の説明の「マルチキャスト／ブロードキャスト」は、例えば、マルチキャスト通信、ブロードキャスト通信、無線マルチキャスト通信、有線マルチキャスト通信、無線ブロードキャスト通信、有線ブロードキャスト通信、インターネットまたはグローバル通信ネットワーク上のマルチキャスト通信、インターネットまたはグローバル通信ネットワーク上のブロードキャスト通信、ＴＣＰ／ＩＰを用いたマルチキャスト通信、ＴＣＰ／ＩＰを用いたブロードキャスト通信、ウェブキャスト通信（例えば、Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂを使用）、および／または、非ユニキャスト通信など、その他のタイプの通信を含んでよい。

本発明の１つの実施形態は、マルチラジオプラットフォーム用のフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）と高分離型マルチバンドアンテナとの集積化を提供する。従来のアンテナシステム、例えば、ノートブックパソコンなどのアンテナシステムは、ノイズおよび電力損失を招く長いＲＦケーブルでフロントエンドモジュールと接続される場合がある。この結果、モバイルコンピュータのスループットおよびレンジは、顕著に劣化する。また、前述の通り、これらのＲＦケーブルは部品コストを増加させる。この他にも、複数のデバイスのアンテナ間の干渉問題がある。この干渉問題を軽減する、極めて分離性の高いアンテナの組み合わせを開発した。

このようなアンテナ構成の１つが図１の１００であり、スロット型アンテナ１１０内に、相互接続用ケーブル１１５でＦＥＭ１６５に接続されたマルチバンドスロットアンテナ１０５を示す。１３５は平衡ダイポールアンテナである。これは、マルチバンドダイポールアンテナ１２５であってよく、バラン１２０および相互接続用同軸ケーブル１３０を介してＦＥＭ１４０に接続する。１５０は平面逆Ｆ型アンテナである。これは、印刷されたＰＩＦＡアンテナ１４５であってよく、相互接続用同軸ケーブル１５５を介してＦＥＭ１６０に接続する。これらのタイプのアンテナは、互いに近傍に配された場合でも、非常に良好なアンテナ分離性を示した。しかしながら、高分離型アンテナ１１０、１３５、および１５０は、ＦＥＭ１６５、１４０、および１６０との接続に依然として典型的な同軸ケーブル１１５、１３０、および１５５を用いる、従来の相互接続を使用している。

図２および図３は、縦に構成された高分離型アンテナペア２００、および横に構成された高分離型アンテナペア３００である。図２は、相互接続用同軸ケーブル２２０でＦＥＭに接続されたマルチバンドスロットアンテナ２１０を有する金属２０５を示す。マルチバンドダイポールアンテナ２２５は、バラン２３０に接続し、相互接続用同軸ケーブル２４０を介してＦＥＭ２３５に接続する。

図３は、金属３２０からエッチングされ、相互接続用同軸ケーブル３２５を介してＦＥＭ３３０に接続した、マルチバンドスロットアンテナ３３５を示す。さらに、マルチバンドダイポールアンテナ３１５は、バラン３４０および相互接続用同軸ケーブル３１０を介してＦＥＭ３０５に接続される。これらのタイプのアンテナは同じく、互いに近傍に配された場合でも非常に良好なアンテナ分離性を示した。図１のアンテナと同様に、１０ｍｍの間隔で４０ｄＢのアンテナ分離性が実証されており、同じ環境および条件下の従来のアンテナシステムと比較して、著しく向上したデータスループットを示した。

本発明の１つの実施形態では、アンテナ素子内のＦＥＭの集積、および高分離型アンテナペアのＦＥＭとの集積を提供する。図４は、ＦＥＭ４３５、４１５、および４４０に集積された、３つの異なるアンテナを示す。これらは、スロットアンテナ４１０、平衡ダイポールアンテナ４２５、およびＰＩＦＡアンテナ（平面逆Ｆ型アンテナ）４３０である。これらのアンテナは、無線アンテナのごく一部の例に過ぎず、本発明がこれらのタイプのアンテナに制限されないことが理解されるべきである。同様の方法でその他多数のバリエーション／タイプのアンテナを集積することが可能である。本発明の１実施形態では、ＦＥＭ４３５、４１５、および４４０が各アンテナの励起ポートの間に集積化されてよい。また、アンテナ放射性能に対するＦＥＭ４３５、４１５、および４４０の寄生効果を考慮し、ＦＥＭ４３５、４１５、および４４０の物理的な寸法をアンテナ設計に含めてよい。

図５は、狭間隔に配された高分離型の相補的アンテナペアとＦＥＭとの実装スキームを示す、本発明の一部の実施形態である。図５の５７０では、縦に構成された補対アンテナペア５２０および５０５が、２つのＦＥＭ５１０および５２２に別々にフィードされる（これは、高分離型を有する、ダイポールアンテナ５０５およびスロットアンテナ５２０の組み合わせである）。５８０に示す高分離型アンテナの別の構成では、マルチラジオＦＥＭ５２７を同時に共有する。図５の５８０は、マルチバンドダイポールアンテナ５３０と印刷された共平面導波路５２５またはストリップラインとでＦＥＭ５２７を共有する、並列アンテナ５３５の構成である。図５の５９０は、ＦＥＭ５４０が２つのアンテナの間に位置する上下構成である。スロットアンテナ５５０は、ＦＥＭ５４０の下部からフィードされ、電気ダイポールアンテナ５０２は、ＦＥＭ５４０の上部に接続される。３つの異なる構成は全て、非常に高い分離性を提供する。これはアンテナの異なる放射モードおよび直交偏光特性に起因する。これらの３つの構成は、それぞれ異なる放射パターンを有することから、アンテナパターンの要件に応じて、これらの構成の１つを選択してよいが、この点について限定はされない。

本発明の一部の実施形態は、特定の用途に適するように、あるいは特定の設計要件に従って、ソフトウェア、ハードウェア、あるいはソフトウェアおよび／またはハードウェアのあらゆる組み合わせで実装されてよい。本発明の実施形態は、一部あるいは全部が別々または組み合わされてよい、ユニットおよび／またはサブユニットを含んでよい。ユニットおよび／またはサブユニットは、当技術分野で周知の、特定、多目的、または汎用のプロセッサ、コントローラ、あるいはデバイスを用いて実装される。本発明の一部の実施形態は、バッファ、レジスタ、スタック、ストレージユニット、および／またはメモリユニットを含み、データを一時的または長期的に保存、または特定の実施形態の動作を促進してよい。

本発明の一部の実施形態は、例えば、命令または命令セットを格納可能な機械で読み取り可能な媒体または製品によって実装されてよい。命令または命令セットは、機械、例えば、システム、ステーション、プロセッサ、またはその他適切な機械によって実行されると、本発明の実施形態に沿った方法および／または動作を機械に実行させる。このような機械は、例えば、あらゆる適切なプロセッシングプラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングデバイス、プロセッシングデバイス、コンピューティングシステム、プロセッシングシステム、コンピュータ、プロセッサ、またはその類似品を含んでよく、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの適切なあらゆる組み合わせを用いて実装されてよい。機械で読み取り可能な媒体または物品は、例えば、あらゆるタイプの適切なメモリユニット、メモリデバイス、メモリ製品、メモリ媒体、ストレージデバイス、ストレージ製品、ストレージ媒体および／またはストレージユニット、例えば、メモリ、取り外し可能または不可能なメディア、消去可能または不可能なメディア、書き込み可能または再書き込み可能なメディア、デジタルまたはアナログメディア、ハードディスク、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ、光ディスク、磁気メディア、様々なタイプのＤＶＤ、テープ、カセット、またはその類似品を含んでよい。命令は、あらゆるタイプの適切なコード、例えば、ソースコード、コンパイル済みコード、解釈済みコード、実行可能なコード、スタティックコード、ダイナミックコード、またはその類似を含んでよく、高レベル、低レベル、オブジェクト指向、ビジュアル、コンパイル済み、および／または解釈済みの、あらゆる適切なプログラム言語によって実装されてよい。プログラム言語は、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、ＢＡＳＩＣ、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｃｏｂｏｌ、アセンブリ言語、マシンコード、またはその類似であってよい。

本発明の実施形態は、命令を備えた、機械でアクセス可能な媒体を提供する。機械でアクセス可能な媒体は、アクセスされると、マルチバンドの高分離型平面アンテナをフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）に直接集積する段階を備える動作を機械に実行させる。さらに、本発明の実施形態では、機械でアクセス可能な媒体は、さらなる命令を備えてよく、アクセスされると、機械でアクセス可能な媒体は、整合したインピーダンスを有するＦＥＭおよびアンテナを設計する段階と、ＦＥＭ内にアンテナに直接接続したバランを設計する段階とをさらに備える動作を機械に実行させる。

さらに、本発明の実施形態は、マルチバンドの高分離型平面アンテナおよびアンテナが直接集積されたＦＥＭを備えるシステムを提供する。

ここでは本発明の特定の特徴を図示し、説明したが、当業者は多くの改良、代替、変更、および等価物を想到し得る。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範疇にある、そのような改良および変更の全てを網羅することを意図すると理解されるべきである。
フロントエンドモジュール（ＦＥＭ）に直接集積した、マルチバンドの高分離型平面アンテナを備える装置は、ＦＥＭ内に設計され、アンテナと直接接続したバランをさらに含む。アンテナのトポロジは、少なくとも（１）スロットアンテナ、（２）ダイポールアンテナ、および（３）平面逆Ｆ型アンテナからなるグループから選択される。アンテナの構成は、少なくとも縦列構成、並列構成、および上下構成からなるグループから選択される。

Claims (8)

1. フロントエンドモジュール（ＦＥＭ）に直接集積したスロットアンテナおよびダイポールアンテナを備え、
   前記スロットアンテナおよび前記ダイポールアンテナは上下構成であり、
   前記ＦＥＭは、前記スロットアンテナと前記ダイポールアンテナとの間に位置し、
   前記スロットアンテナは、前記ＦＥＭの下部からフィードされ、
   前記ダイポールアンテナは、前記ＦＥＭの上部に接続される装置。
2. 前記ＦＥＭは、前記スロットアンテナおよび前記ダイポールアンテナのそれぞれの励起ポートの間に集積化される請求項１に記載の装置。
3. 前記ＦＥＭは、モバイルアプリケーション用である、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記スロットアンテナおよび前記ダイポールアンテナと前記ＦＥＭとは、整合したインピーダンスを有するよう設計された、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の装置。
5. スロットアンテナと、
   ダイポールアンテナと、
   前記スロットアンテナおよび前記ダイポールアンテナに直接集積されたフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）と、
   を備え、
   前記スロットアンテナおよび前記ダイポールアンテナは上下構成であり、
   前記ＦＥＭは、前記スロットアンテナと前記ダイポールアンテナとの間に位置し、
   前記スロットアンテナは、前記ＦＥＭの下部からフィードされ、
   前記ダイポールアンテナは、前記ＦＥＭの上部に接続されるシステム。
6. 前記ＦＥＭは、前記スロットアンテナおよび前記ダイポールアンテナのそれぞれの励起ポートの間に集積化される請求項５に記載のシステム。
7. 前記ＦＥＭがモバイルアプリケーション用である、請求項５または請求項６に記載のシステム。
8. 前記スロットアンテナおよび前記ダイポールアンテナと前記ＦＥＭとは、整合したインピーダンスを有するよう設計された、請求項５から請求項７のいずれか１つに記載のシステム。

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