JP5288638B2 - 無線デバイスのための小型多重帯域アンテナ - Google Patents

無線デバイスのための小型多重帯域アンテナ Download PDF

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Description

関連出願に対する相互参照
本願は、２００９年１１月１０日に出願された米国特許出願第１２／６１５，２６７号（発明の名称「ＣＯＭＰＡＣＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥ−ＢＡＮＤ ＡＮＴＥＮＮＡ ＦＯＲ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＤＥＶＩＣＥＳ」）の利益を主張する。上記の米国出願は、本明細書において、その全体が参照により援用される。
本発明は、概して、無線通信システムにおける無線デバイスに関し、具体的には、無線デバイスのための小型多重帯域アンテナに関する。
無線通信システムは、例えば、多様な音声およびデータ関連サービスを提供するために、広く開発されている。典型的な無線通信システムは、無線デバイスのユーザが、共通ネットワーク資源を共有できるようにする、多重アクセス通信ネットワークから成る。これらのネットワークは、典型的に、無線周波数（「ＲＦ」）信号を伝送するため、および無線デバイスから無線周波数（「ＲＦ」）信号を受信するために、多重帯域アンテナを必要とする。そのようなネットワークの例は、８９０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚで動作する、モバイル通信用グローバルシステム（「ＧＳＭ」）、１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚで動作する、デジタル通信システム（「ＤＣＳ」）、１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚで動作する、パーソナル通信システム（「ＰＣＳ」）、および１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚで動作する、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（「ＵＭＴＳ」）である。
さらに、新しい、そして未来の無線通信システムは、例えば、より高いデータ転送速度、増加した機能性、およびより多くのユーザを支援するために、無線デバイスが、異なる周波数帯域の通信の新しいモードで動作することを必要とし得る。これらのシステムの例は、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（「ＳＣ−ＦＤＭＡ」）システム、直交周波数分割多重アクセス（「ＯＦＤＭＡ」）システム、および他の同様のシステムである。ＯＦＤＭＡシステムは、進化したユニバーサルテレストリアル無線アクセス（ｅｖｏｌｖｅｄ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｒａｄｉｏ ａｃｃｅｓｓ）（「Ｅ−ＵＴＲＡ」）、Ｗｉ−Ｆｉ、ワールドワイドインターオペーラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｃｃｅｓｓ：ワイマックス）（「ＷｉＭＡＸ」）、無線ブロードバンド（「ＷｉＢｒｏ」）、ウルトラモバイルブロードバンド（「ＵＭＢ」）、ロングタームエボリューション（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（「ＬＴＥ」）、および他の類似する標準等、様々な技術標準によって支援されている。
さらに、無線デバイスは、異なる周波数帯域で動作する、他の無線通信システムを使用することを必要とする、追加の機能性を提供し得る。これらの他のシステムの例は、２４００ＭＨｚ〜２４８４ＭＨｚで動作する、無線ローカルエリアネットワーク（「ＷＬＡＮ」）システム、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂシステム、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈシステム、５１５０ＭＨｚ〜５３５０ＭＨｚで動作する、ＷＬＡＮシステム、ＩＥＥＥ８０２．１１ａシステム、およびＨｉｐｅｒＬＡＮシステム、１５７５ＭＨｚで動作する、グローバルポジショニングシステム（「ＧＰＳ」）、ならびに他の同様のシステムである。
無線デバイスのフォームファクタ、重量、もしくは両方を維持または減少させる一方で、多重モードおよび多機能に対する消費者の需要を満足するために、製造業者は、継続的に、これらの無線デバイスに収容されるコンポーネントのサイズを減少させるよう努めている。これらのコンポーネントのうちの１つは、無線デバイスが無線通信のために必要とする、アンテナである。これらの無線デバイスは、典型的に、様々な周波数帯域での動作に多重アンテナを使用する。さらに、消費者の審美的嗜好は、典型的に、格納式の外部アンテナまたはユーザに見えるアンテナスタブとは対照的に、アンテナが無線デバイス内に収容されることを要求する。また、サイズ、重量、および耐久性の理由のため、アンテナを無線デバイス内に内蔵することが望ましい。したがって、アンテナは、典型的に、無線デバイスにおける小型化の主要な焦点となっている。
平面逆Ｆ型アンテナ（「ＰＩＦＡ」）等の小型化アンテナ放射構造は、マイクロストリップパッチアンテナを使用し、典型的に、無線デバイスに組み込まれる。パッチアンテナは、それらが薄型であること、それらの表面形状に適合する能力、ならびに無限の形状およびサイズのため、無線デバイスでよく使用される。パッチアンテナの偏波は、線形または楕円形であってもよく、パッチアンテナの表面に対して平行な主偏波成分を有する。パッチアンテナの動作特性は、主に、それらの形状および寸法によって確立される。パッチアンテナは、典型的に、印刷回路技術を使用して加工され、印刷回路基板（「ＰＣＢ」）と一体化される。パッチアンテナは、典型的に、グランド領域に電気的に結合され、グランド領域は、典型的に、ＰＣＢ上またはＰＣＢ内に形成される。パッチアンテナは、典型的に、グランド領域から離間し、グランド領域に対して平行であり、典型的に、アンテナの設計および性能に影響を与え得る、他の電子コンポーネント、地表面、および信号トレースの近くに置かれる。さらに、ＰＩＦＡは、典型的に、軽量であり、小型であり、かつ比較的容易に製造すること、および無線デバイスに組み込むことができると考えられる。
ＰＩＦＡ設計は、ＰＩＦＡの放射部材内に、１つ以上のスロットを含むことができる。スロットの位置、形状、輪郭、および長さの選択は、特定のＰＩＦＡの設計要件に依存する。ＰＩＦＡ設計におけるスロットの機能には、多重帯域動作のために、単一帯域ＰＩＦＡの放射部材を放射部材のサブセットに物理的に分割すること、放射部材の共振周波数を修正するために無効負荷を提供すること、および多重帯域ＰＩＦＡの偏波特性を制御することを含む。スロットに加えて、ＰＩＦＡの放射部材は、通常、放射部材の端部のタブから成る、スタブ部材を有することができる。スタブ部材の機能には、放射部材の共振周波数を修正するために無効負荷を提供することを含む。
したがって、小型多重帯域アンテナは、これらの多重モード、多機能無線デバイスの支援において決定的に重要なコンポーネントである。多重モード、多機能無線デバイスで使用されるアンテナが、効率的な無指向性広帯域性能を含むことが望ましい。また、そのようなアンテナが、周波数が実質的に離れていてもよい、重なりのない周波数帯域を含む、多重帯域性能を有することも望ましい。さらに、そのようなアンテナが、軽量であり、無線デバイス内に適合することができる、小さなフォームファクタを有することが望ましい。最後に、そのようなアンテナが、低価格であり、容易に製造され、無線デバイスに組み込まれることが望ましい。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
無線通信システムにおけるデバイスであって、
複数の周波数帯域を介して情報を伝送するための伝送器と、
複数の周波数帯域を介して情報を受信するための受信器と、
該伝送器および該受信器に電気的に接続される多重帯域アンテナと
を備え、該多重帯域アンテナは、
第１の供給点と第２の供給点とから構成され、該第１の供給点と第２の供給点との間で、該伝送器からの情報が、該多重帯域アンテナに入力され、該第１の供給点と第２の供給点との間で、該多重帯域アンテナで受信される情報が、該受信器に出力され、
該第１の供給点は、該多重帯域アンテナを該伝送器および該受信器に電気的に接続するように構成され、該多重帯域アンテナは、第１のアンテナタイプを形成し、
該第２の供給点は、該多重帯域アンテナを該伝送器および該受信器に電気的に接続するように構成され、該多重帯域アンテナは、第２のアンテナタイプを形成する、デバイス。
（項目２）
上記第１のアンテナタイプは、ループアンテナである、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目３）
上記第１のアンテナタイプは、平面逆Ｆ型アンテナ（「ＰＩＦＡ」）である、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目４）
上記第１のアンテナタイプは、長方形のらせん状ストリップを有する平面逆Ｆ型アンテナ（「ＰＩＦＡ」）である、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目５）
上記第２のアンテナタイプは、モノポールである、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目６）
上記第２のアンテナタイプは、平面逆Ｆ型アンテナ（「ＰＩＦＡ」）である、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目７）
上記第１のアンテナタイプは、少なくとも第１の周波数帯域、第２の周波数帯域、および第３の周波数帯域で動作する、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目８）
上記第３の周波数帯域は、上記第２の周波数帯域を超え、上記第２の周波数帯域は、上記第１の周波数帯域を超える、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目９）
上記第２のアンテナタイプは、少なくとも第４の周波数帯域で動作する、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目１０）
上記第１の供給点および上記第２の供給点は、上記伝送器、上記受信器、または両方に、差分的かつ電気的に接続される、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目１１）
上記第１の供給点は、同軸コネクタの第１の導体に電気的に接続され、上記第２の供給点は、該同軸コネクタの第２の導体に電気的に接続される、上記項目のいずれかに記載のデバイス。
（項目１２）
無線デバイスのための多重帯域アンテナであって、
グランド領域と、
第１の端部と中間部分と第２の端部とを有し、第１、第２、および第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射する、第１の放射部材であって、該第１の放射部材の第１の端部は、該グランド領域に電気的に接続され、該第１の放射部材の中間部分は、第１の供給点に電気的に接続される、第１の放射部材と、
第１の端部と第２の端部とを有し、該第１、第２、および第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射する、第２の放射部材であって、該第２の放射部材の第１の端部は、該第１の放射部材の第２の端部に電気的に接続される、第２の放射部材と、
第１の端部と第２の端部とを有し、該第１、第２、および第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射する、第３の放射部材であって、該第３の放射部材の第１の端部は、該第２の放射部材の第２の端部に電気的に接続される、第３の放射部材と、
第１の端部と中間部分と第２の端部とを有し、第４の共振周波数を提供する、第４の放射部材であって、該第４の放射部材の第１の端部は、該第３の放射部材の第２の端部に電気的に接続され、該第４の放射部材の中間部分は、第２の供給点に電気的に接続され、該第４の放射部材の第２の端部は、未接続である、第４の放射部材と
を備える、多重帯域アンテナ。
（項目１３）
上記第１の放射部材の一部分と、上記第２の放射部材、第３の放射部材、第４の放射部材、またはこれらの任意の組み合わせと、上記グランド領域との間に設置される、絶縁材料をさらに備える、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目１４）
上記第１の供給点および上記第２の供給点は、伝送器、受信器、または両方に、差分的かつ電気的に接続される、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目１５）
上記第１の供給点は、同軸コネクタの第１の導体に電気的に接続され、上記第２の供給点は、該同軸コネクタの第２の導体に電気的に接続される、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目１６）
第１の端部と第２の端部とを有し、上記第２の放射部材について、周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、上記第２の共振周波数を同調させるため、またはこれらの任意の組み合わせのために使用される、第１のスタブ部材をさらに備え、該第１のスタブ部材の第１の端部は、該第２の放射部材の第２の端部に電気的に接続され、該第１のスタブ部材の第２の端部は、未接続である、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目１７）
第１の端部と第２の端部とを有し、上記第３の放射部材について、周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、上記第３の共振周波数を同調させるため、またはこれらの任意の組み合わせのために使用される、第２のスタブ部材をさらに備え、該第２のスタブ部材の第１の端部は、該第３の放射部材に電気的に接続され、該第２のスタブ部材の第２の端部は、未接続である、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目１８）
第１の端部と第２の端部とを有し、上記第４の放射部材について、周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、上記第４の共振周波数を同調させるため、またはこれらの任意の組み合わせのために使用される、第３のスタブ部材をさらに備え、該第３のスタブ部材の第１の端部は、該第４の放射部材に電気的に接続され、該第３のスタブ部材の第２の端部は、未接続である、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目１９）
第１の端部と第２の端部とを有し、さらなる入力インピーダンス整合を提供するために使用される、短絡部材をさらに備え、該短絡部材は、上記第１の供給点と上記グランド領域との間に位置付けられ、該短絡部材の第１の端部は、該グランド領域に電気的に接続され、該短絡部材の第２の端部は、上記第１の放射部材の第１の端部に電気的に接続される、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目２０）
上記第１の放射部材の周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、上記第１の共振周波数を同調させるため、またはこれらの任意の組み合わせのための第１の結合スロットをさらに備え、該第１の結合スロットは、第１の放射部材と上記グランド領域との間に位置付けられる、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目２１）
上記第３の放射部材は、上記アンテナの全高を減少させるため、上記第３の共振周波数を同調させるため、または両方のために、蛇行形状である、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
（項目２２）
上記第４の共振周波数は、上記第２の供給点の位置を変更することによってさらに調整される、上記項目のいずれかに記載の多重帯域アンテナ。
摘要
複数の動作周波数帯域を有する、無線デバイスのための小型多重帯域アンテナを開示する。一実施形態では、多重帯域アンテナは、グランド領域と、第１の端部、中間部分、および第２の端部を有する第１の放射部材とを含む。第１の放射部材は、第１、第２、および第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射するように構成される。第１の放射部材の第１の端部は、グランド領域に電気的に接続され、第１の放射部材の中間部分は、第１の供給点に電気的に接続される。アンテナは、第１の端部と、第２の端部とを有する、第２の放射部材を含む。第２の放射部材は、第１、第２、および第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射するように構成される。第２の放射部材の第１の端部は、第１の放射部材の第２の端部に電気的に接続され、第３の放射部材は、第１の端部と、第２の端部とを有し、第１、第２、および第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射し、第３の放射部材の第１の端部は、第２の放射部材の第２の端部に電気的に接続され、第４の放射部材は、第１の端部と、中間部分と、第２の端部とを有し、第４の共振周波数を提供し、第４の放射部材の第１の端部は、第３の放射部材の第２の端部に電気的に接続され、第４の放射部材の中間部分は、第２の供給点に電気的に接続され、第４の放射部材の第２の端部は、未接続である。
本開示が当業者によって理解され、実践されるように、ここで、添付の図面を参照することによって図示される、例示的な実施形態を参照する。添付の図面を通して、同様の参照番号は、同一の、または機能的に類似する要素を指す。図面は、詳細な説明と共に、本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、本開示に係る、例示的な実施形態をさらに詳しく図示し、様々な原理および利点を説明する役割をする。
図１は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線通信システムを図示する。 図２は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、ＰＩＦＡの断面図を図示する。 図３は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、多重帯域アンテナの一実施形態の平面図を図示する。 図４は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、小型多重帯域アンテナの断面図を図示する。 図５は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、小型多重帯域アンテナの一実施形態の平面図を図示する。 図６は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、小型多重帯域アンテナの一実施形態の等尺図を図示する。 図７は、図５の小型多重帯域アンテナの寸法を図示する。 図８は、図５の小型多重帯域アンテの測定結果およびシミュレーション結果を図示する。
当業者は、添付の図中の要素が、明確化のため、簡略化のため、および実施形態の理解を深めるのをさらに助けるために図示され、必ずしも一定の尺度で描写されていないことを理解するであろう。
以下は、無線通信システムで使用する例示的な方法、デバイス、およびシステムを開示するが、当業者は、本開示の教示が、示される実施例に決して制限されないことを理解するであろう。それどころか、本開示の教示は、代替構成および環境で実現され得ることが熟考される。例えば、本明細書に記載される例示的な方法、デバイス、およびシステムは、前述の無線通信システムの構成と関連して記載されるが、当業者は、例示的な方法、デバイス、およびシステムが、他の無線通信システムで使用され得ること、および必要に応じて、そのような他のシステムに対応するように構成され得ることを容易に認識するであろう。したがって、以下は、例示的な方法、デバイス、およびそれらを使用するシステムを記載するが、当業者は、開示される実施例が、そのような方法、デバイス、およびシステムを実現するための唯一の方法ではなく、説明は、本質的に実例と見なされるべきであり、制限として見なされるべきではないことを理解するであろう。
本明細書に記載される様々な技術は、様々な無線通信システムに使用することができる。本明細書に記載される様々な態様は、多数のコンポーネント、要素、部材、モジュール、周辺機器等を含むことができる、方法、デバイス、およびシステムとして提示される。さらに、これらの方法、デバイス、およびシステムは、追加のコンポーネント、要素、部材、モジュール、周辺機器等を含むことができてもできなくてもよい。「ネットワーク」および「システム」という用語は、交換可能に使用することができることに留意することが重要である。本明細書に記載される、「上方」および「下方」、「左」および「右」、「第１」および「第２」等の関係用語は、そのようなエンティティもしくはアクション間のいずれかの実際のそのような関係または順序を必ずしも要求あるいは示唆することなく、単に、１つのエンティティまたはアクションを別のエンティティまたはアクションから区別するためだけに使用され得る。「または」という用語は、排他的な「または」というよりはむしろ、包含的な「または」を意味することが意図される。さらに、「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」という用語は、そうではないと明記されるか、または単数形を対象とすることが文脈から明白でない限り、１つ以上を意味することが意図される。本明細書に記載される場合、また、「容量性結合」、「誘導性結合」、または両方とも称される、「電気的結合」という用語は、少なくとも、電気絶縁領域上を含む、電界および電磁界を介した結合を含む。本明細書に記載される場合、「電気的に接続された」という用語は、単に電磁誘導によって接続されるものと区別して、少なくとも伝導路を用いるもの、またはコンデンサによるものを含む。
無線通信ネットワークは、複数の無線デバイスおよび複数の基地局から成る。また、基地局は、ノードＢ（「ＮｏｄｅＢ」）、送受信基地局（「ＢＴＳ」）、アクセスポイント（「ＡＰ」）、衛星、ルータ、またはいくつかの他の同等の専門用語と称されてもよい。基地局は、無線デバイスと通信するために、典型的に、１つ以上のアンテナに電気的に接続される、１つ以上のＲＦ伝送器、ＲＦ受信器、または両方を含む。
また、無線通信ネットワークで使用される無線デバイスは、移動局（「ＭＳ」）、端末機、携帯電話、携帯ハンドセット、個人用デジタル補助装置（「ＰＤＡ」）、スマートフォン、携帯用コンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット型コンピュータ、プリンタ、セットトップボックス、テレビ、無線機器、またはいくつかの他の同等の専門用語と称されてもよい。無線デバイスは、基地局と通信するために、１つ以上のアンテナに電気的に接続される、１つ以上のＲＦ伝送器、ＲＦ受信器、または両方を含んでもよい。さらに、無線デバイスは、固定されてもよく、または可動式であってもよく、無線通信ネットワークを通じて移動する能力を有してもよい。
図１は、本明細書に記載される様々な態様に係る、無線通信のためのシステム１００のブロック図である。一実施形態では、システム１００は、１つ以上の多重モード、多機能無線デバイス１０１と、１つ以上の衛星１２０と、１つ以上の基地局１２１と、１つ以上のアクセスポイント１２２と、１つ以上の他の無線デバイス１２３とを含むことができる。一態様によると、無線デバイス１０１は、本明細書に記載される様々な態様を実現するために、無線デバイス１０１が利用することができる、メモリ１０４、入力／出力デバイス１０５、送受信器１０６、短距離ＲＦ通信デバイス１０９、もしくは他のＲＦ通信デバイス１１０、またはこれらの任意の組み合わせに電気的に接続される、プロセッサ１０３を含むことができる。プロセッサ１０３は、典型的に、無線デバイスの全体の動作を管理し、制御する。無線デバイス１０１の送受信器１０６は、１つ以上の伝送器１０７と、１つ以上の受信器１０８とを含む。さらに、無線デバイス１０１と関連して、１つ以上の伝送器１０７、１つ以上の受信器１０８、１つ以上の短距離ＲＦ通信デバイス１０９、および他のＲＦ通信デバイス１１０は、１つ以上のアンテナ１１１に電気的に接続される。
現行の実施形態では、無線デバイス１０１は、基地局１２１との音声およびデータの双方向通信を行うことができる。音声およびデータ通信は、同一の、もしくは異なる基地局１２１を使用する、同一の、または異なるネットワークと関連付けられてもよい。送受信器１０６の詳細な設計は、使用される無線通信ネットワークに依存する。無線デバイス１０１が基地局１２１と双方向データ通信を行っている時、例えば、テキストメッセージがアンテナ１１１で受信され、送受信器１０６の受信器１０８によって処理され、プロセッサ１０３に提供される。
また、短距離ＲＦ通信デバイス１０９も、無線デバイス１０１に組み込まれてもよい。例えば、短距離ＲＦ通信デバイス１０９は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールまたはＷＬＡＮモジュールを含んでもよい。短距離ＲＦ通信デバイス１０９は、ＲＦ信号を伝送するため、ＲＦ信号を受信するため、または両方に、アンテナ１１１を使用してもよい。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ対応プリンタ等の１つ以上の他の無線デバイス１２３と通信するために、アンテナ１１１を使用することができる。さらに、ＷＬＡＮモジュールは、１つ以上のアクセスポイント１２２、ルータ、または他の類似するデバイスと通信するために、アンテナ１１１を使用してもよい。
さらに、また、他のＲＦ通信デバイス１１０も、無線デバイス１０１に組み込まれてもよい。例えば、他のＲＦ通信デバイス１１０は、１つ以上のＧＰＳ衛星１２０から情報を受信するために、無線デバイス１０１のアンテナ１１１を使用する、ＧＰＳ受信器を含んでもよい。さらに、他のＲＦ通信デバイス１１０は、ＲＦ信号を伝送するため、ＲＦ信号を受信するため、または両方に、無線デバイス１０１のアンテナ１１１を使用してもよい。
図２は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、ＰＩＦＡ２００の断面図を図示する。ＰＩＦＡ２００は、グランド領域２０１と、絶縁材料２０２と、供給デバイス２０３と、供給点２０５と、短絡部材２０６と、放射部材２０７とを含む。一実施形態では、ＰＩＦＡ２００は、放射部材２０７に関連付けられる１つの動作周波数帯域を有する、単一帯域アンテナである。
絶縁材料２０２は、放射部材２０７とグランド領域２０１との間にあり、放射部材２０７をグランド領域２０１からさらに絶縁するために使用される。絶縁材料２０２は、例えば、空気、基材、もしくはポリスチレン、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。放射部材２０７は、短絡部材２０６によってグランド領域２０１に電気的に接続される。放射部材２０７は、例えば、金属材料から作製することができる。
供給点２０５は、例えば、マイクロストリップ供給ライン、プローブ供給、開口結合供給、または近接結合供給であってもよい。本実施形態では、供給点２０５は、供給デバイス２０３を使用して、放射部材２０７に電気的に接続することができる。供給デバイス２０３は、例えば、グランド領域２０１の表面上に設置され、ＲＦ信号を伝送するため、ＲＦ信号を受信するため、または両方のために、供給点２０５に電気的に接続されてもよい。供給デバイス２０３は、例えば、サブ小型バージョンＡ（ｓｕｂ−ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｖｅｒｓｉｏｎ Ａ）（「ＳＭＡ」）コネクタであってもよい。ＳＭＡコネクタは、ねじ込み式結合機構を伴う、同軸ケーブルのための最小コネクタ接合部分として開発された、同軸ＲＦコネクタである。ＳＭＡコネクタは、典型的に、５０オームのインピーダンスを有し、広い周波数範囲にわたって、優れた電気的性能を提供する。
ＰＩＦＡ２００の長さは、典型的に、所望の共振周波数の波長の約４分の１と短くてもよい。当業者は、本開示の放射部材の長さが、所望の共振周波数の波長の４分の１に制限されず、所望の共振周波数の波長の２分の１等の他の長さが選択されてもよいことを理解するであろう。
図３は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、例示的な多重帯域アンテナ３００の一実施形態の平面図を図示する。多重帯域アンテナ３００は、グランド領域３０１と、供給デバイス３０３と、第１の供給点３０５および第２の供給点３０４のそれぞれと、第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、第３の放射部材３１２、および第４の放射部材３１３のそれぞれとを含む。第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれは、第１のアンテナタイプを形成し、一方、第４の放射部材３１３は、第２のアンテナタイプを形成する。一実施形態では、第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれは、第１のアンテナタイプとして、不均一な幅を有する長方形のらせん状ストリップを伴うＰＩＦＡを形成し、一方、第４の放射部材３１３は、第２のアンテナタイプとして、Ｌ字形状のスロットを伴うＰＩＦＡを形成する。他の実施形態では、第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれは、第１のアンテナタイプとして、長方形のらせん状ストリップを伴うＰＩＦＡ、またはループアンテナを形成することができる。さらに、第４の放射部材３１３は、第２のアンテナタイプとして、モノポールアンテナまたはＰＩＦＡを形成することができる。当業者は、長方形のらせん状ストリップを伴うＰＩＦＡが、不均一な幅を有する、または有さない、放射部材を有することができることを認識するであろう。
現行の実施形態では、無線デバイス１０１の多重帯域アンテナ３００によって、動作周波数帯域のＲＦ信号が受信され、放射される。多重帯域アンテナ３００によって、動作周波数帯域のうちの１つのＲＦ信号が受信され、第１の供給点３０４および第２の供給点３０５に差分的かつ電気的に接続される、送受信器１０６の受信器１０８、短距離ＲＦ通信デバイス１０９、もしくは他のＲＦ通信デバイス１１０、またはこれらの任意の組み合わせへの入力のために、電磁信号から電気信号に変換される。同様に、動作周波数帯域のうちの１つの電気信号は、送受信器１０６の伝送器１０７、短距離ＲＦ通信デバイス１０９、もしくは他のＲＦ通信デバイス１１０、またはこれらの任意の組み合わせに差分的かつ電気的に接続される、第１の供給点３０４および第２の供給点３０５を介した電磁信号への変換のために、多重帯域アンテナ３００に入力される。
一実施形態では、多重帯域アンテナ３００は、第１、第２、第３、および第４の動作周波数帯域を有する、４帯域アンテナである。第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、第３の放射部材３１２、および第４の放射部材３１３のそれぞれは、第１、第２、第３、および第４の動作周波数帯域のそれぞれと主に関連付けられる。
当業者は、本開示が、４つの動作周波数帯域、または周波数帯域と放射部材との間のいかなる関係にも制限されないことを理解するであろう。例えば、第１の動作周波数帯域は、第１の放射部材３１０および第２の放射部材３１１のそれぞれの間で共通であってもよい。また、放射部材と動作周波数帯域との間の他の関連付けも可能である。さらに、多重帯域アンテナ３００は、より多くの、またはより少ない周波数帯域での動作のそれぞれを提供するために、より多くの、またはより少ない要素を含むことができる。
別の実施形態では、第１の周波数帯域で動作している時、多重帯域アンテナ３００の第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれは、ＲＦ信号を協働して受信し、第１の放射部材３１０に対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。第２の周波数帯域で動作している時、多重帯域アンテナ３００の第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２は、ＲＦ信号を協働して受信し、第１の放射部材３１０および第２の放射部材３１１のそれぞれに対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。第３の周波数帯域で動作している時、多重帯域アンテナ３００の第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２は、ＲＦ信号を協働して受信し、第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれに対して平行、垂直、又は両方の方向に実質的に放射する。第４の周波数帯域で動作している時、多重帯域アンテナ３００の第４の放射部材３１３は、ＲＦ信号を受信し、第４の放射部材３１３に対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。
別の実施形態では、多重帯域アンテナ３００の第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれは、ループアンテナとして機能する。ループアンテナは、その共振周波数で動作している時、使用可能な放射特性を提供する。ＲＦ信号は、供給デバイス３０３の第１の供給点３０４および第２の供給点３０５のそれぞれの間に供給される、またはその間で取り込まれる。第１、第２、および第３の周波数帯域で動作している時、多重帯域アンテナ３００の第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれは、協働してＲＦ信号を受信し、第１の放射部材３１０、第２の放射部材３１１、および第３の放射部材３１２のそれぞれに対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。第４の周波数帯域で動作している時、多重帯域アンテナ３００の第４の放射部材３１３は、ＲＦ信号を受信し、第４の放射部材３１３に対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。
当業者は、多重帯域アンテナ３００のうちの１つの要素に対する変更が、また、多重帯域アンテナ３００の他の要素に関連付けられる他の動作周波数帯域にも影響を与え得ることを理解するであろうことに留意することが重要である。さらに、本明細書に記載される多重帯域アンテナ３００の要素は、複数の周波数帯域での動作のための特定の設計特性に適合するように寸法化および形状化される。
多重帯域アンテナ３００の現行の実施形態では、第１の放射部材３１０は、第１の共振周波数と主に関連付けられる。第１の共振周波数は、例えば、ＧＳＭ用に定義された周波数帯域内の周波数に対応することができる。当業者は、欧州およびアジアのある地域で採用されるＧＳＭ帯域（「ＧＳＭ−９００」）が、８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの伝送サブ帯域、および９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの受信サブ帯域を含むことを理解するであろう。北米で採用されるＧＳＭ帯域（「ＧＳＭ−８００」）は、８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚおよび８９６ＭＨｚ〜９０１ＭＨｚの伝送サブ帯域、ならびに８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚおよび９３５ＭＨｚ〜９４０ＭＨｚの受信サブ帯域を含む。さらに、ＤＣＳ周波数帯域は、同様に、１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚの伝送サブ帯域、および１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの受信サブ帯域を含み、ＰＣＳ周波数帯域は、１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚの伝送サブ帯域、および１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの受信サブ帯域を含む。
当業者は、記載される動作周波数帯域が、例示するためのものであることを理解するであろうことに留意することが重要である。そのような多重帯域アンテナは、異なる、ならびにより多くの、またはより少ない動作周波数帯域で動作するように設計されてもよい。
第１の放射部材３１０は、第１の端部と、中間部分と、第２の端部とを有する。第１の放射部材３１０の第１の端部は、グランド領域３０１に電気的に接続される。第１の放射部材３１０の中間部分は、供給デバイス３０３の第１の供給点３０４に電気的に接続される。第１の供給点３０４は、例えば、マイクロストリップ供給ライン、プローブ供給、開口結合供給、または近接結合供給であってもよい。第１の放射部材３１０の第２の端部は、第２の放射部材３１１の第１の端部に電気的に接続される。第１の放射部材３１０の長さは、第１の共振周波数の波長の約４分の１である。当業者は、本開示の放射部材の長さが、所望の共振周波数の波長の４分の１に制限されず、所望の共振周波数の波長の２分の１等の他の長さが選択されてもよいことを理解するであろう。
第２の放射部材３１１は、第１の端部と、第２の端部とを有する。第２の放射部材３１１の第１の端部は、第１の放射部材３１０の第２の端部に電気的に接続される。第２の放射部材３１１の第２の端部は、第３の放射部材３１２の第１の端部に電気的に接続される。第２の放射部材３１１は、第２の共振周波数と主に関連付けられる。第２の共振周波数は、例えば、ＤＣＳ用に定義された周波数帯域内の周波数に対応することができる。第２の放射部材３１１の長さは、第２の共振周波数の波長の約４分の１である。
第３の放射部材３１２は、第１の端部と、第２の端部とを有する。第３の放射部材３１２の第１の端部は、第２の放射部材３１１の第２の端部に電気的に接続される。第３の放射部材３１２の第２の端部は、第４の放射部材３１３の第１の端部に電気的に接続される。第３の放射部材３１２は、第３の共振周波数と主に関連付けられる。第３の共振周波数は、例えば、ＰＣＳ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＷｉＢｒｏ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＬＡＮ、またはＧＰＳ用に定義された周波数帯域内の周波数に対応することができる。第３の放射部材３１２の長さは、第３の共振周波数の波長の約４分の１である。
第４の放射部材３１３は、第１の端部と、中間部分と、第２の端部とを有する。第４の放射部材３１３の第１の端部は、第３の放射部材３１２の第２の端部に電気的に接続される。第４の放射部材３１３の中間部分は、供給デバイス３０３の第２の供給点３０５に電気的に接続される。第２の供給点３０５は、例えば、マイクロストリップ供給ライン、プローブ供給、開口結合供給、または近接結合供給であってもよい。さらに、第４の放射部材３１３の第２の端部は、自由端であり、未接続である。
第４の放射部材３１３は、第４の共振周波数と主に関連付けられる。第４の共振周波数は、例えば、ＷＬＡＮ用に定義された周波数帯域内の周波数に対応することができる。第４の放射部材３１３の長さは、第４の共振周波数の波長の約４分の１である。第４の放射部材３１３の第２の供給点３０５と第２の端部との間の距離は、第４の共振周波数に影響を与える。第４の放射部材３１３の第２の供給点３０５と第２の端部との間の距離がより短いと、第４の共振周波数はより大きくなる。代替的に、第４の放射部材３１３の第２の供給点３０５と第２の端部との間の距離がより長いと、第４の共振周波数はより小さくなる。
図４は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイス１０１に採用することができる、例示的な小型多重帯域アンテナ４００の断面図を図示する。多重帯域アンテナ４００は、グランド領域４０１と、絶縁材料４０２と、供給デバイス４０３と、第１の供給点４０４および第２の供給点４０５のそれぞれと、短絡部材４０６と、第１の放射部材４０７および第２の放射部材４０８のそれぞれとを含む。一実施形態では、小型多重帯域アンテナ４００は、第１の放射部材２０７および第２の放射部材２０８のそれぞれに関連付けられる、複数の動作周波数帯域を有する、多重帯域アンテナである。絶縁材料４０２は、第１の放射部材４０７と、第２の放射部材４０８と、グランド領域４０１との間にあり、第１の放射部材４０７および第２の放射部材４０８のそれぞれをグランド領域４０１から絶縁するために使用される。絶縁材料４０２は、例えば、空気、基材、もしくはポリスチレン、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。
本実施形態では、第１の放射部材４０７および第２の放射部材４０８のそれぞれは、短絡部材４０６によってグランド領域４０１に電気的に接続される。第１の放射部材４０７および第２の放射部材４０８のそれぞれ、ならびに短絡部材４０６は、例えば、金属材料から作製することができる。第１の供給点４０４および第２の供給点４０５のそれぞれは、例えば、マイクロストリップ供給ライン、プローブ供給、開口結合供給、または近接結合供給であってもよい。本実施形態では、第１の供給点４０４および第２の供給点４０５のそれぞれは、供給デバイス４０３を使用して、第１の放射部材４０７および第２の放射部材４０８のそれぞれに電気的に接続される。供給デバイス４０３は、例えば、グランド領域４０１の表面上に設置され、ＲＦ信号を伝送するため、ＲＦ信号を受信するため、または両方のために、第１の供給点４０４および第２の供給点４０５のそれぞれに電気的に接続されてもよい。供給デバイス４０３は、例えば、ＳＭＡコネクタであってもよい。第１の放射部材４０７および第２の放射部材４０８のそれぞれの長さは、所望の共振周波数の波長の約４分の１と短くてもよい。
図５は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイスに採用することができる、例示的な小型多重帯域アンテナ５００の平面図を図示する。小型多重帯域アンテナ５００は、グランド領域５０１と、供給デバイス５０３と、第１の供給点５０４および第２の供給点５０５のそれぞれと、短絡部材５０６と、第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、第３の放射部材５１２、および第４の放射部材５１３のそれぞれと、第１のスタブ部材５２０、第２のスタブ部材５２１、および第３のスタブ部材５２２のそれぞれと、第１の結合スロット５３０、第２の結合スロット５３１、第３の結合スロット５３２、第４の結合スロット５３３、第５の結合スロット５３４、および第６の結合スロット５３５のそれぞれとを含む。小型多重帯域アンテナ５００では、第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、第３の放射部材５１２、および第４の放射部材５１３のそれぞれは、第１、第２、第３、および第４の動作周波数帯域のそれぞれと主に関連付けられる。第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、第１のアンテナタイプを形成し、一方、第４の放射部材５１３は、第２のアンテナタイプを形成する。一実施形態では、第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、第１のアンテナタイプとして、不均一な幅を有する長方形のらせん状ストリップを伴うＰＩＦＡを形成し、一方、第４の放射部材５１３は、第２のアンテナタイプとして、Ｌ字形状のスロットを伴うＰＩＦＡを形成する。他の実施形態では、第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、第１のアンテナタイプとして、長方形のらせん状ストリップを伴うＰＩＦＡ、またはループアンテナを形成することができる。さらに、第４の放射部材５１３は、第２のアンテナタイプとして、モノポールアンテナまたはＰＩＦＡを形成することができる。当業者は、長方形のらせん状ストリップを伴うＰＩＦＡが、不均一な幅を有する、または有さない、放射部材を有することができることを認識するであろう。
第１の供給点５０４および第２の供給点５０５のそれぞれは、例えば、マイクロストリップ供給ライン、プローブ供給、開口結合供給、または近接結合供給であってもよい。本実施形態では、第１の供給点５０４および第２の供給点５０５のそれぞれは、供給デバイス５０３を使用して、第１の放射部材５１０および第２の放射部材５１３のそれぞれに電気的に接続される。供給デバイス５０３は、例えば、グランド領域５０１の表面上に設置され、ＲＦ信号を伝送するため、ＲＦ信号を受信するため、または両方のために、第１の供給点５０４および第２の供給点５０５のそれぞれに電気的に接続されてもよい。供給デバイス５０３は、例えば、ＳＭＡコネクタであってもよい。
小型多重帯域アンテナ５００の動作特性を同調させるために、短絡部材５０６と、第１のスタブ部材５２０、第２のスタブ部材５２１、および第３のスタブ部材５２２のそれぞれと、第１の結合スロット５３０、第２の結合スロット５３１、第３の結合スロット５３２、第４の結合スロット５３３、第５の結合スロット５３４、および第６の結合スロット５３５のそれぞれとを使用することができる。
現行の実施形態では、無線デバイス１０１の小型多重帯域アンテナ５００によって、動作周波数帯域のＲＦ信号が受信され、放射される。小型多重帯域アンテナ５００によって、動作周波数帯域のうちの１つのＲＦ信号が受信され、第１の供給点５０４および第２の供給点５０５に差分的かつ電気的に接続される、送受信器１０６の受信器１０８、短距離ＲＦ通信デバイス１０９、もしくは他のＲＦ通信デバイス１１０、またはこれらの任意の組み合わせへの入力のために、電磁信号から電気信号に変換される。同様に、動作周波数帯域のうちの１つの電気信号は、送受信器１０６の伝送器１０７、短距離ＲＦ通信デバイス１０９、もしくは他のＲＦ通信デバイス１１０、またはこれらの任意の組み合わせに差分的かつ電気的に接続される、第１の供給点５０４および第２の供給点５０５を介した電磁信号への変換のために、小型多重帯域アンテナ５００に入力される。
当業者は、本開示が、４つの動作周波数帯域、または周波数帯域と放射部材との間のいかなる関係にも制限されないことを理解するであろう。例えば、第１の動作周波数帯域は、第１の放射部材５１０および第２の放射部材５１１のそれぞれの間で共通であってもよい。放射部材と動作周波数帯域との間の他の関連付けも可能である。さらに、小型多重帯域アンテナ５００は、より多くの、またはより少ない周波数帯域での動作のそれぞれを提供するために、より多くの、またはより少ない要素を含むことができる。
一実施形態では、第１の周波数帯域で動作している時、小型多重帯域アンテナ５００の第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、ＲＦ信号を協働して受信し、第１の放射部材５１０に対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。第２の周波数帯域で動作している時、小型多重帯域アンテナ５００の第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、ＲＦ信号を協働して受信し、第１の放射部材５１０および第２の放射部材５１１のそれぞれに対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。第３の周波数帯域で動作している時、小型多重帯域アンテナ５００の第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、ＲＦ信号を協働して受信し、第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれに対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。第４の周波数帯域で動作している時、小型多重帯域アンテナ５００の第４の放射部材５１３は、ＲＦ信号を受信し、第４の放射部材５１３に対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。
別の実施形態では、小型多重帯域アンテナ５００の第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、ループアンテナとして機能する。ループアンテナは、その共振周波数で動作している時、使用可能な放射特性を提供する。ＲＦ信号は、供給デバイス５０３の第１の供給点５０４および第２の供給点５０５のそれぞれの間に供給される、またはその間で取り込まれる。第１、第２、および第３の周波数帯域で動作している時、小型多重帯域アンテナ５００の第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれは、ＲＦ信号を協働して受信し、第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、および第３の放射部材５１２のそれぞれに対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。第４の周波数帯域で動作している時、小型多重帯域アンテナ５００の第４の放射部材５１３は、ＲＦ信号を受信し、第４の放射部材５１３に対して平行、垂直、または両方の方向に実質的に放射する。
現行の実施形態では、第１の放射部材５１０は、第１の端部と、中間部分と、第２の端部とを有する。第１の放射部材５１０の第１の端部は、短絡部材５０６の第２の端部に電気的に接続される。第１の放射部材５１０の中間部分は、供給デバイス５０３の第１の供給点５０４に電気的に接続される。第１の放射部材５１０の第２の端部は、第２の放射部材５１１の第１の端部に電気的に接続される。第１の放射部材５１０は、第１の共振周波数と主に関連付けられる。第１の共振周波数は、例えば、ＧＳＭ用に定義された周波数帯域内の周波数と対応することができる。第１の放射部材５１０の長さは、第１の共振周波数の波長の約４分の１であってもよい。当業者は、本開示の放射部材の長さが、所望の共振周波数の波長の４分の１に制限されず、所望の共振周波数の波長の２分の１等の他の長さが選択されてもよいことを理解するであろう。第１の放射部材５１０は、より小さなアンテナサイズを可能にするために、Ｌ字形状、蛇行形状、または他の類似する構成であってもよい。
第２の放射部材５１１は、第１の端部と、第２の端部とを有する。第２の放射部材５１１の第１の端部は、第１の放射部材５１０の第２の端部に電気的に接続される。第２の放射部材５１１の第２の端部は、第３の放射部材５１２の第１の端部に電気的に接続される。第２の放射部材５１１は、第２の共振周波数と主に関連付けられる。第２の共振周波数は、例えば、ＤＣＳ用に定義された周波数帯域内の周波数に対応することができる。第２の放射部材５１１の長さは、第２の共振周波数の波長の約４分の１であってもよい。第２の放射部材５１１は、より小さなアンテナサイズを可能にするために、Ｌ字形状、蛇行形状、または他の類似する構成であってもよい。
第３の放射部材５１２は、第１の端部と、第２の端部とを有する。第３の放射部材５１２の第１の端部は、第２の放射部材５１１の第２の端部に電気的に接続され、第３の放射部材５１２の第２の端部は、第４の放射部材５１３の第１の端部に電気的に接続される。第３の放射部材５１２は、第３の共振周波数と主に関連付けられる。第３の共振周波数は、例えば、ＰＣＳ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＷｉＢｒｏ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＬＡＮ、またはＧＰＳ用に定義された周波数帯域内の周波数に対応することができる。第３の放射部材５１２の長さは、第３の共振周波数の波長の約４分の１であってもよい。第３の放射部材５１２は、より小さなアンテナサイズを可能にするために、Ｌ字形状、蛇行形状、または他の類似する構成であってもよい。
第４の放射部材５１３は、第１の端部と、中間部分と、第２の端部とを有する。第４の放射部材５１３の第１の端部は、第３の放射部材５１２の第２の端部に電気的に接続される。第４の放射部材５１３の中間部分は、供給デバイス５０３の第２の供給点５０５に電気的に接続される。第４の放射部材５１３の第２の端部は、自由端であり、未接続である。第４の放射部材５１３は、第４の共振周波数と主に関連付けられる。第４の共振周波数は、例えば、ＷＬＡＮ用に定義された周波数帯域内の周波数に対応することができる。第４の放射部材５１３の長さは、第４の共振周波数の波長の約４分の１であってもよい。第４の放射部材５１３は、より小さなアンテナサイズを可能にするために、Ｌ字形状、蛇行形状、または他の類似する構成であってもよい。
短絡部材５０６は、第１の端部と、第２の端部とを有する。短絡部材５０６の第１の端部はグランド領域５０１に電気的に接続され、短絡部材５０６の第２の端部は、第１の放射部材５１０の第１の端部に電気的に接続される。さらに、短絡部材５０６は、より小さなアンテナサイズを可能にするために、Ｌ字形状、蛇行形状、または他の類似する構成であってもよい。短絡部材５０６は、入力インピーダンス整合のためのさらなる同調を提供する。アンテナの入力インピーダンスを同調させることは、典型的に、入力インピーダンスが、無効成分を有さない純粋な抵抗となるように、アンテナの入力端子で見られるインピーダンスを整合させることを指す。本開示によると、入力インピーダンスの整合は、短絡部材５０６の長さ、幅、または両方を変更することによって調整することができる。
スタブ部材の機能には、放射部材の周波数帯域幅を修正すること、放射部材についてのさらなるインピーダンス整合を提供すること、放射部材の共振周波数を修正するために無効負荷を提供すること、またはこれらの任意の組み合わせを含む。第１のスタブ部材５２０は、第１の端部と、第２の端部とを有する。第１のスタブ部材５２０の第１の端部は、第２の放射部材５１１の第２の端部に電気的に接続され、一方、第１のスタブ部材５２０の第２の端部は、自由端であり、未接続である。現行の実施形態では、第１のスタブ部材５２０は、第２の放射部材５１１についてのさらなるインピーダンス整合を提供する。
第２のスタブ部材５２１は、第１の端部と、第２の端部とを有する。第２のスタブ部材５２１の第１の端部は、第３の放射部材５１２の第２の端部に電気的に接続され、一方、第２のスタブ部材５２１の第２の端部は、自由端であり、未接続である。現行の実施形態では、第２のスタブ部材５２１は、第３の放射部材５１２についてのさらなるインピーダンス整合を提供する。
第３のスタブ部材５２２は、第１の端部と、第２の端部とを有する。第３のスタブ部材５２２の第１の端部は、第４の放射部材５１３の第１の端部に電気的に接続され、一方、第３のスタブ部材５２２の第２の端部は、自由端であり、未接続である。現行の実施形態では、第３のスタブ部材５２２は、第４の放射部材５１３についてのさらなるインピーダンス整合を提供する。
結合スロットの機能には、放射部材を放射部材のサブセットに物理的に分割すること、放射部材の共振周波数を修正するために無効負荷を提供すること、放射部材の周波数帯域幅を修正すること、放射部材についてのさらなるインピーダンス整合を提供すること、偏波特性を制御すること、またはこれらの任意の組み合わせを含む。現行の実施形態では、第１の結合スロット５３０、第４の結合スロット、および第６の結合スロットのそれぞれは、放射部材５１０についてのさらなるインピーダンス整合を提供することができる。第１の結合スロット５３０は、第１の放射部材５１０およびグランド領域５０１に隣接する。第４の結合スロット５３３は、第１の放射部材５１０および第４の放射部材５１３に隣接する。第６の結合スロット５３５は、一方の側が第３のスタブ部材５２２に隣接し、他方の側が短絡部材５０６および第１の放射部材５１０に隣接する。他の実施形態では、第６の結合スロット５３５は、一方の側が第３のスタブ部材５２２に隣接し、他方の側が第１の放射部材５１０、短絡部材５０６、もしくはグランド領域５０１、またはこれらの任意の組み合わせに隣接してもよい。容量性結合、誘導性結合、または両方の強度は、第１の結合スロット５３０、第４の結合スロット、および第６の結合スロットのそれぞれの長さ、幅、または両方を変化させることによって、修正することができる。
現行の実施形態では、第２の結合スロット５３１は、第３の放射部材５１２についてのさらなるインピーダンス整合を提供することができる。第２の結合スロット５３１は、両方の側が第３の放射部材５１２に隣接する。他の実施形態では、第２の結合スロット５３１は、一方の側が第３の放射部材５１２に隣接し、他方の側が第３の放射部材５１２、第４の放射部材５１３、第１のスタブ部材５２０、第２のスタブ部材５２１、短絡部材５０６、もしくはグランド領域５０１、またはこれらの任意の組み合わせに隣接する。容量性結合、誘導性結合、または両方の強度は、第２の結合スロット５３１の長さ、幅、または両方を変化させることによって、修正することができる。
第３の結合スロット５３２および第５の結合スロット５３４のそれぞれは、さらなる入力インピーダンス整合を提供し得る。第３の結合スロット５３２は、一方の側が第３の放射部材５１２および第２のスタブ部材５２１に隣接し、他方の側が短絡部材５０６に隣接する。他の実施形態では、第３の結合スロット５３２は、第３の放射部材５１２、第２のスタブ部材５２１、短絡部材５０６、およびグランド領域５０１の任意の組み合わせの間に置くことができる。第５の結合スロット５３４は、短絡部材５０６とグランド領域５０１との間に置かれる。容量性結合、誘導性結合、または両方の強度は、第３の結合スロット５３２および第５の結合スロット５３４のそれぞれの長さ、幅、または両方を変化させることによって、修正することができる。
第４の結合スロット５３３および第６の結合スロット５３５は、第４の放射部材５１３についてのさらなるインピーダンス整合を提供し得る。第４の結合スロット５３３は、一方の側が第４の放射部材５１３に隣接し、他方の側が第１の放射部材５１０に隣接する。第６の結合スロット５３５は、一方の側が第３のスタブ部材５２２に隣接し、他方の側が短絡部材５０６および第１の放射部材５１０に隣接する。他の実施形態では、第６の結合スロット５３５は、一方の側が第３のスタブ部材５２２に隣接し、他方の側が第１の放射部材５１０、短絡部材５０６、もしくはグランド領域５０１、またはこれらの任意の組み合わせに隣接してもよい。容量性結合、誘導性結合、または両方の強度は、第４の結合スロット５３３および第６の結合スロット５３５のそれぞれの長さ、幅、または両方を変化させることによって、修正することができる。
さらに、当業者は、また、容量性結合、誘導性結合、または両方の強度が、第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、第３の放射部材５１２、および第４の放射部材５１３のそれぞれ、第１のスタブ部材５２０、第２のスタブ部材５２１、および第３のスタブ部材５２２のそれぞれ、短絡部材５０６、ならびにグランド領域５０１の表面積を変化させることによって、修正することもできることを理解するであろう。さらに、これらの表面の角度およびこれらの表面間の距離は、容量性結合、誘導性結合、および両方に影響を与える。
図６は、本明細書に説明される様々な態様に係る、無線デバイス１０１に採用することができる、小型多重帯域アンテナ６００の一実施形態の等尺図を図示する。小型多重帯域アンテナ６００は、例えば、アルミニウム、銅、金、もしくは銀等の導電性材料のシートから、スタンピングプロセスを使用して、または基材上に導電性フィルムを堆積させる、もしくは以前に堆積された導体を基材からエッチングする等の任意の他の加工技術を使用して、加工されてもよい。
本実施形態では、グランド領域６０１は、小型多重帯域アンテナ６００の第１の表面を形成する。小型多重帯域アンテナ６００は、短絡部材６０６および第１の放射部材６１０の屈曲部分を含む。短絡部材６０６および第１の放射部材６１０の一部分は、第１の表面に対してほぼ垂直である、第２の表面を形成する。供給デバイス６０３の第１の供給点６０４は、第２の表面の第１の放射部材６１０の一部分に電気的に接続される。第１の放射部材６１０の他の部分、第２の放射部材６１１、第３の放射部材６１２、および第４の放射部材６１３のそれぞれ、第１のスタブ部材６２０、第２のスタブ部材６２１、および第３のスタブ部材６２２のそれぞれは、第２の表面に対してほぼ垂直であり、第１の表面に対してほぼ平行である、第３の表面を形成する。別の実施形態では、第１のスタブ部材６２０、第２のスタブ部材６２１、および第３のスタブ部材６２２のそれぞれは、第２の表面に対してほぼ垂直に屈曲される。供給デバイス６０３の第２の供給点６０５は、第３の表面の第４の放射部材６１３に電気的に接続される。
絶縁材料６０２は、第１の放射部材６１０、第２の放射部材６１１、第３の放射部材６１２、および第４の放射部材６１３のそれぞれをグランド領域６０１からさらに絶縁するために主に使用される。絶縁材料６０２は、一方の側がグランド領域６０１に隣接し、他方の側が第１の放射部材６１０の他の部分、第２の放射部材６１１、第３の放射部材６１２、および第４の放射部材６１３のそれぞれ、ならびに第１のスタブ部材６２０、第２のスタブ部材６２１、および第３のスタブ部材６２２のそれぞれに隣接する。絶縁材料６０２は、例えば、空気、基材、もしくはポリスチレン、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。第１、第２、もしくは第３の表面、またはこれらの任意の組み合わせは、非平面であってもよく、または他の表面に対する垂直距離、平行距離、もしくは両方の距離が不均一となるように位置付けられてもよい。さらに、第１、第２、もしくは第３の表面、またはこれらの任意の組み合わせは、無線デバイス１０１の筐体に組み込むことができる。
第１の結合スロット６３０は、一方の側が第１の放射部材６１０に隣接し、他方の側がグランド領域６０１に隣接し、第２の表面と同一の平面上にある。第２の結合スロット６３１は、両方の側が第３の放射部材６１２に隣接し、第３の表面と同一の平面上にある。第３の結合スロット６３２は、一方の側が第３の放射部材６１２および第２のスタブ部材６２１に隣接し、他方の側が短絡部材６０６に隣接し、第３の表面と同一の平面上にある。第４の結合スロット６３３は、第１の放射部材６１０および第４の放射部材６１３に隣接し、第３の表面と同一の平面上にある。第５の結合スロット６３４は、一方の側が短絡部材６０６に隣接し、他方の側がグランド領域６０１に隣接し、第２の表面と同一の平面上にある。第６の結合スロット６３５は、一方の側が第３のスタブ部材６２２に隣接し、他方の側が短絡部材６０６および第１の放射部材６１０に隣接し、第３の表面と同一の平面上にある。
図７は、無線デバイス１０１の小型多重帯域アンテナ５００の例示的なプロトタイプ実施形態の有意な寸法を図示する。図解全体は、７００と称される。寸法は、ミリメートル単位で与えられ、図７のアンテナの実施形態は、例えば、ＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、およびＷＬＡＮ周波数帯域での４帯域動作に好適な実施形態であることが意図される。
図８は、無線デバイス１０１の小型多重帯域アンテナ５００の反射率Ｓ１１の測定形態およびシミュレーション形態のグラフ図を示す。グラフ図全体は、８００と称される。横座標８０１上に５００ＭＨｚ〜６ＧＨｚの周波数がプロットされる。入力反射率Ｓ１１の対数規模は、縦座標８０２上に示され、０ｄＢ〜−５０ｄＢの範囲でプロットされる。グラフ８０３は、小型多重帯域アンテナ５００のシミュレーション入力反射率Ｓ１１を示す。グラフ８０３は、例えば、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、およびＷＬＡＮのそれぞれに対応する周波数帯域内にある、小型多重帯域アンテナ５００の第１の放射部材５１０、第２の放射部材５１１、第３の放射部材５１２、および第４の放射部材５１３のそれぞれに関連付けられる、共振周波数８０５、８０６、８０７、ならびに８０８を示す。グラフ８０４は、小型多重帯域アンテナ５００のプロトタイプの測定入力反射率Ｓ１１を示す。
別の実施形態では、無線デバイスの多重帯域アンテナは、グランド領域と、第１の放射部材と、第２の放射部材と、第３の放射部材と、第４の放射部材と、第１の供給点と、第２の供給点とを含む。第１の放射部材は、第１の端部と、中間部分と、第２の端部とを有することができ、第１の共振周波数を提供することができ、第１の放射部材の第１の端部は、グランド領域に電気的に接続することができ、第１の放射部材の中間部分は、第１の供給点に電気的に接続することができる。第２の放射部材は、第１の端部と、第２の端部とを有することができ、第２の共振周波数を提供することができ、第２の放射部材の第１の端部は、第１の放射部材の第２の端部に電気的に接続することができる。第３の放射部材は、第１の端部と、第２の端部とを有することができ、第３の共振周波数を提供することができ、第３の放射部材の第１の端部は、第２の放射部材の第２の端部に電気的に接続することができる。第４の放射部材は、第１の端部と、中間部分と、第２の端部とを有することができ、第４の共振周波数を提供することができ、第４の放射部材の第１の端部は、第３の放射部材の第２の端部に電気的に接続することができ、第４の放射部材の中間部分は、第２の供給点に電気的に接続することができ、第４の放射部材の第２の端部は、未接続にすることができる。第１の供給点は、同軸コネクタの第１の導体に電気的に接続することができ、第２の供給点は、同軸コネクタの第２の導体に電気的に接続することができる。
当業者は、本開示が、記載される動作周波数帯域もしくは共振周波数、または例示的な多重帯域アンテナの各部材と関係付けられる動作周波数帯域もしくは共振周波数間のいかなる特定の関係にも決して制限されないことを理解し得ることに留意することが重要である。
例示的な実施形態を示し、記載してきたことで、当業者が適切に修正することによって、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される方法、デバイス、およびシステムのさらなる適応が達成され得る。そのような可能な修正のいくつかは言及されており、他のものは、当業者に明らかとなるであろう。例えば、上述される実施例、実施形態等は、実例であり、必ずしも要求されない。したがって、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲の観点から考慮されるべきであり、明細書および図面に示され、記載される構造、動作、ならびに機能の詳細に制限されないことが理解される。
上記に説明されるように、記載される開示は、以下に説明される態様を含む。

Claims (22)

  1. 無線通信システムにおけるデバイスであって、
    複数の周波数帯域を介して情報を伝送する伝送器と、
    複数の周波数帯域を介して情報を受信する受信器と、
    該伝送器および該受信器に電気的に接続されている多重帯域アンテナと
    を含み、
    該多重帯域アンテナは、
    同軸コネクタであって、該同軸コネクタを介して、該伝送器からの情報が該多重帯域アンテナに入力され、該同軸コネクタを介して、該多重帯域アンテナで受信された情報が該受信器に出力される、同軸コネクタと、
    該同軸コネクタを介して、該多重帯域アンテナを該伝送器および該受信器に電気的に接続するように構成されている第１の供給点であって、該多重帯域アンテナは、該第１の供給点で動作可能な第１のアンテナタイプを形成する、第１の供給点と、
    該同軸コネクタを介して、該多重帯域アンテナを該伝送器および該受信器に電気的に接続するように構成されている第２の供給点であって、該多重帯域アンテナは、該第２の供給点で動作可能な第２のアンテナタイプを形成する、第２の供給点と
    を含む、デバイス。
  2. 前記第１のアンテナタイプは、ループアンテナである、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記第１のアンテナタイプは、平面逆Ｆ型アンテナ（「ＰＩＦＡ」）である、請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記第１のアンテナタイプは、長方形のらせん状ストリップを有する平面逆Ｆ型アンテナ（「ＰＩＦＡ」）である、請求項１に記載のデバイス。
  5. 前記第２のアンテナタイプは、モノポールである、請求項１に記載のデバイス。
  6. 前記第２のアンテナタイプは、平面逆Ｆ型アンテナ（「ＰＩＦＡ」）である、請求項１に記載のデバイス。
  7. 前記第１のアンテナタイプは、少なくとも、第１の周波数帯域、第２の周波数帯域、第３の周波数帯域で動作する、請求項１に記載のデバイス。
  8. 前記第３の周波数帯域は、前記第２の周波数帯域を超え、前記第２の周波数帯域は、前記第１の周波数帯域を超える、請求項７に記載のデバイス。
  9. 前記第２のアンテナタイプは、少なくとも、第４の周波数帯域で動作する、請求項１に記載のデバイス。
  10. 前記第１の供給点および前記第２の供給点は、前記伝送器、前記受信器、または、その両方に差分的かつ電気的に接続されている、請求項１に記載のデバイス。
  11. 前記第１の供給点は、前記同軸コネクタの第１の導体に電気的に接続されており、前記第２の供給点は、供給デバイスを介して、該同軸コネクタの該第１の導体に電気的に接続されている、請求項１に記載のデバイス。
  12. 無線デバイスのための多重帯域アンテナであって、
    グランド領域と、
    同軸コネクタと、
    第１の端部と中間部分と第２の端部とを有し、第１、第２、第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射する第１の放射部材であって、該第１の放射部材の該第１の端部は、該グランド領域に電気的に接続されており、該第１の放射部材の該中間部分は、第１の供給点に電気的に接続されている、第１の放射部材と、
    第１の端部と第２の端部とを有し、該第１、該第２、該第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射する第２の放射部材であって、該第２の放射部材の該第１の端部は、該第１の放射部材の該第２の端部に電気的に接続されている、第２の放射部材と、
    第１の端部と第２の端部とを有し、該第１、該第２、該第３の共振周波数でＲＦ信号を協働して受信し、実質的に放射する第３の放射部材であって、該第３の放射部材の該第１の端部は、該第２の放射部材の該第２の端部に電気的に接続されており、該第１、該第２、該第３の放射部材は、該第１の供給点で動作可能な第１のアンテナタイプを形成する、第３の放射部材と、
    第１の端部と中間部分と第２の端部とを有し、第４の共振周波数を提供する第４の放射部材であって、該第４の放射部材の該第１の端部は、該第３の放射部材の該第２の端部に電気的に接続されており、該第４の放射部材の該中間部分は、第２の供給点に電気的に接続されており、該第４の放射部材の該第２の端部は、未接続であり、該第４の放射部材は、該第２の供給点で動作可能な第２のアンテナタイプを形成する、第４の放射部材と
    を含み、
    該第１の供給点および該第２の供給点の両方は、該同軸コネクタを介して、伝送器、受信器、または、その両方に接続されている、多重帯域アンテナ。
  13. 前記第１の放射部材の一部分と、前記第２の放射部材、前記第３の放射部材、前記第４の放射部材、または、これらの任意の組み合わせと、前記グランド領域との間に設置されている絶縁材料をさらに含む、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  14. 前記第１の供給点および前記第２の供給点は、前記伝送器、前記受信器、または、その両方に差分的かつ電気的に接続されている、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  15. 前記第１の供給点は、前記同軸コネクタの第１の導体に電気的に接続されており、前記第２の供給点は、供給デバイスを介して、該同軸コネクタの該第１の導体に電気的に接続されている、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  16. 第１の端部と第２の端部とを有し、前記第２の放射部材について、周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、前記第２の共振周波数を同調させるため、または、これらの任意の組み合わせのために使用される第１のスタブ部材をさらに含み、該第１のスタブ部材の該第１の端部は、該第２の放射部材の該第２の端部に電気的に接続されており、該第１のスタブ部材の該第２の端部は、未接続である、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  17. 第１の端部と第２の端部とを有し、前記第３の放射部材について、周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、前記第３の共振周波数を同調させるため、または、これらの任意の組み合わせのために使用される第２のスタブ部材をさらに含み、該第２のスタブ部材の該第１の端部は、該第３の放射部材に電気的に接続されており、該第２のスタブ部材の該第２の端部は、未接続である、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  18. 第１の端部と第２の端部とを有し、前記第４の放射部材について、周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、前記第４の共振周波数を同調させるため、または、これらの任意の組み合わせのために使用される第３のスタブ部材をさらに含み、該第３のスタブ部材の該第１の端部は、該第４の放射部材に電気的に接続されており、該第３のスタブ部材の該第２の端部は、未接続である、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  19. 第１の端部と第２の端部とを有し、さらなる入力インピーダンス整合を提供するために使用される短絡部材をさらに含み、該短絡部材は、前記第１の供給点と前記グランド領域との間に位置付けられており、該短絡部材の該第１の端部は、該グランド領域に電気的に接続されており、該短絡部材の該第２の端部は、前記第１の放射部材の前記第１の端部に電気的に接続されている、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  20. 前記第１の放射部材の周波数帯域幅を修正するため、さらなるインピーダンス整合を提供するため、前記第１の共振周波数を同調させるため、または、これらの任意の組み合わせのための第１の結合スロットをさらに含み、該第１の結合スロットは、第１の放射部材と前記グランド領域との間に位置付けられている、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  21. 前記第３の放射部材は、前記アンテナの全高を減少させるため、前記第３の共振周波数を同調させるため、または、その両方のために、蛇行形状である、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
  22. 前記第４の共振周波数は、前記第２の供給点の位置を変更することによってさらに調整される、請求項１２に記載の多重帯域アンテナ。
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