JP5859064B2

JP5859064B2 - 多周波アンテナ

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Publication number: JP5859064B2
Application number: JP2014112508A
Authority: JP
Inventors: 志宏頼; 彦輝林
Original assignee: 群▲マイ▼通訊股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: US9258025B2; US20140357203A1; JP2014236512A; TWI594495B; TW201448346A

Description

本発明は、多周波アンテナ及びこの多周波アンテナを用いた無線通信装置に関するものである。

現在、無線通信装置の機能の多様化に伴い、無線通信装置のアンテナモジュールは多くの周波数バンドにおいて機能する（即ち、多周波信号を送受信できる）ブロードバンド式に発展している。既存の多周波アンテナは、フィードイン体、ならびに、第一放射部及び第二放射部を設けることによって、多周波信号の受信を実現している。しかし、通常前記放射部の体積は大きく設計されており、構造がコンパクトでないので、無線通信装置の小型化に不利である。また、既存の多周波アンテナは実質的に双極アンテナを採用するので、汎用性が低く、多くの周波数バンドにおいて同時に通信機能を実行できない。従って、占有する空間がより小さく且つ多周波信号を受信できるアンテナモジュールを設計するのが課題である。

本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、占有空間が小さく、且つ帯域幅が広く、且つ多くの通信システムに汎用できる多周波アンテナを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る多周波アンテナは、フィードイン体、第一放射体及び第二放射体を備える。前記第一放射体は、接地端子、第一放射部及び第二放射部を備え、前記第一放射部は、前記フィードイン体と間隔をあけて設けられ、前記接地端子は、前記第一放射部と前記第二放射部との間に接続され、前記第二放射体は、第一放射片、接地片、第二放射片及び第三放射片を備え、前記第一放射片は、前記フィードイン体と間隔をあけて設けられ、前記第二放射片は、前記第一放射片と同一直線上に位置し、前記第一放射片と前記第二放射片とは、直列に接続されており、前記接地片は、前記第一放射片と前記第二放射片との接続部位に位置し且つ前記第一放射片と平行する平面に対して垂直に延伸し、前記第三放射片は、前記第一放射片及び前記第二放射片との前記接続部位に連接され且つ前記第一放射片及び前記第二放射片と同一平面上に位置する。

上記の目的を達成するために、本発明に係る無線通信装置は、回路基板と、前記回路基板に設けられた多周波アンテナと、前記回路基板及び前記多周波アンテナを取り囲んで収容するハウジングと、を備える。前記多周波アンテナは、フィードイン体、第一放射体及び第二放射体を備える。前記第一放射体は、接地端子、第一放射部及び第二放射部を備え、前記第一放射部は、前記フィードイン体部と間隔をあけて設けられ、前記接地端子は、前記第一放射部と前記第二放射部との間に接続され、前記第二放射体は、第一放射片、接地片、第二放射片及び第三放射片を備え、前記第一放射片は、前記フィードイン体と間隔をあけて設けられ、前記第二放射片は、前記第一放射片と同一直線上に位置し、前記第一放射片と前記第二放射片とは、直列に接続されており、前記接地片は、前記第一放射片と前記第二放射片との前記接続部位に位置し且つ前記第一放射片と平行する平面に対して垂直に延伸し、前記第三放射片は、前記第一放射片及び前記第二放射片との接続部位に連接され且つ前記第一放射片及び前記第二放射片と同一平面上に位置する。

従来の技術と比較して本発明の多周波アンテナは、ＦＰＣからなり、強靭性に富み損傷し難く、且つ取付け操作が容易である。また、多周波アンテナの占有空間は小さく、無線通信装置の小型化を促進できる。また、前記多周波アンテナが作動する際、複数の共振周波数が発生して帯域幅が広くなるので、多くの通信システムに汎用できる。

本発明の実施形態に係る多周波アンテナを備えた無線通信装置の分解斜視図である。図１に示した多周波アンテナを第一視点から見た斜視図である。図１に示した多周波アンテナを第二視点から見た斜視図である。図１に示した多周波アンテナのリターンロスの測定結果を示す図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る多周波アンテナ１００は、携帯電話機及びタブレットパソコン等の無線通信装置２００に用いられて、無線電波を送受信して、無線信号を伝送又は交換する。

無線通信装置２００は、回路基板２１０及びハウジング２２０を備える。なお、以下の説明において、回路基板２１０の一方の表面側を「上」とし、他方の表面側を「下」とする。多周波アンテナ１００は、回路基板２１０の一つの端部に設けられている。ハウジング２２０は、回路基板２１０及び多周波アンテナ１００の上に被せられて、多周波アンテナ１００を保護する。回路基板２１０の一つの端部には、幅が約３ｍｍのキープ・アウト・ゾーン（ｋｅｅｐ−ｏｕｔ−ｚｏｎｅ）２３０が設けられている。所謂キープ・アウト・ゾーン２３０とは、回路基板２１０において導体が存在していないエリアのことである。キープ・アウト・ゾーン２３０は、周辺又は外部の電池、バイブレーター、ラッパ、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の電子素子が無線通信装置２００の多周波アンテナ１００を妨害することによって、多周波アンテナ１００の動作周波数のオフセット又は多周波アンテナ１００の放射効率が低くなることを防止する。

本実施形態において、多周波アンテナ１００のサイズは、約３ｍｍ×６０ｍｍ×７．９ｍｍであり、フィードイン体１０、第一放射体２０及び第二放射体３０を備える。多周波アンテナ１００が良好な放射性能を得るために、第一放射体２０の全体を回路基板２１０のキープ・アウト・ゾーン２３０の上側に設置すると共に、第二放射体３０の全体を回路基板２１０のキープ・アウト・ゾーン２３０の下側に設置する。また、第一放射体２０及び第二放射体３０がそれぞれフィードイン体１０と所定の間隔をあけて設置されることによって、フィードイン体１０を流れる電流が第一放射体２０及び第二放射体３０にそれぞれカップリングされる。

図３を図１及び図２とあわせて参照すると、フィードイン体１０は、フィードイン端子１１、移行部１２、第一連接片１３及び第二連接片１４を備える。フィードイン端子１１は、回路基板２１０の上側に垂直に連接され、且つ回路基板２１０の上側の表面から上方へ延在する。移行部１２とフィードイン端子１１とは、互いに垂直に連接されて、「Ｌ」字状の構造を形成する。第一連接片１３は、移行部１２においてフィードイン端子１１と相対する側の一端部に連接され、且つ移行部１２と同一平面上に位置する。第二連接片１４は、第一連接片１３に対して垂直に連接され、且つフィードイン端子１１に対して平行に位置する。第一連接片１３及び第二連接片１４も、「Ｌ」字状の構造を形成する。なお、移行部１２及びフィードイン端子１１からなる「Ｌ」字状の構造と、第一連接片１３及び第二連接片１４からなる「Ｌ」字状の構造とは互いに反転した向きとなっており、フィードイン端子１１、移行部１２、第一連接片１３及び第二連接片１４は全体として「コ」字状の構造を形成する。

第一放射体２０は、互いに連接されている第一放射部２１、接地端子２２及び第二放射部２３を備える。第一放射部２１は、互いに垂直に連接されている第一放射片２１１及び第二放射片２１２を備える。第一放射片２１１は、フィードイン体１０の移行部１２及び第一連接片１３と同一平面上に位置するシートであり、「Ｌ」字状の平面形状を呈する。第一放射片２１１と移行部１２及び第一連接片１３との間には、第一隙間２１１１が形成されており、この第一隙間２１１１は、第一放射片２１１の輪郭の一部に沿って延在する帯形状となっている。第二放射片２１２は、第二連接片１４と同一平面上に位置する。また、第二放射片２１２の一端は、第一放射片２１１に垂直に連接され、第二放射片２１２の他端側の部分は、第二連接片１４に対して平行に延在している。第二放射片２１２と第二連接片１４との間には、第二隙間２１２１が形成されている。この第二隙間２１２１は、第二放射片２１２の輪郭の一部に沿って延在する帯形状となっており、第一隙間２１１１と互いに連通している。

接地端子２２は、第一接地片２２１及び第二接地片２２２を備える。第一接地片２２１は、第二放射片２１２と同一平面上に位置し、且つ当該第二放射片２１２の他端に連接され、第二放射片２１２の他端から第二放射片２１２の延在方向に対して直交する方向に沿って延在している。第二接地片２２２は、第一接地片２２１に垂直に連接され、且つ第一放射片２１１と平行する平面上に位置する。この第二接地片２２２は、回路基板２１０の下側に電気的に接続されており、これにより、第一放射体２０が回路基板２１０の下側の表面に接地される。

第二放射部２３は、第一放射帯体２３１、第二放射帯体２３２及び第三放射帯体２３３を備える。第一放射帯体２３１、第二放射帯体２３２及び第三放射帯体２３３は、順次に連接されている。第一放射帯体２３１は、第二連接片１４と同一平面上に位置し、且つ接地端子２２と第二放射片２１２との交差部位に連接されており、第一放射帯体２３１は、前記交差部位から第三放射体２３２側に向かってフィードイン端子１１に対して平行に延在している。第二放射帯体２３２は、略「Ｕ」字状の平面形状を呈し、且つ第一放射帯体２３１と同一平面上に位置する。第二放射帯体２３２の一端は、第一放射帯体２３１に連接されている。第三放射帯体２３３は、互いに連接された第一延伸片２３３１及び第二延伸片２３３２を備え、「Ｌ」字所の平面形状を呈する。第三放射帯体２３３は、第一放射片２１１や第二接地片２２２と平行する平面上に位置しており、第三放射帯体２３３が所在する平面は、第二放射帯体２３２が所在する平面に対して垂直である。第一延伸片２３３１は、第二放射帯体２３２の他端に垂直に連接されている。第二延伸片２３３２は、第一延伸片２３３１に対して直角に屈曲して延在しており、且つ接地端子２２を越えた所まで第一放射部２１の方向へ向かって真っ直ぐに延在している。本実施形態において、第一放射部２１の長手方向全体の長さは、第二放射部２３の長手方向全体の長さより長い。

第二放射体３０は、第一放射片３１、接地片３２、第二放射片３３及び第三放射片３４を備えており、第二放射体３０のうち、接地片３２以外の部分は、第一連接片１３と同一平面上に位置し、且つ第二放射部２３と対向して配置されている。第一放射片３１は、フィードイン体１０の移行部１２及び第一連接片１３と間隔をあけて設置され、移行部１２及び第一連接片１３との間には第三隙間３１１が形成されており、この第三隙間３１１は、移行部１２及び第一連接片１３の輪郭の一部に沿って延在する帯形状となっている。第二放射片３３は、第一放射片３１と同一直線上に位置し、第一放射片３１と第二放射片３３とは、直列に接続されている。接地片３２は、第一放射片３１と第二放射片３３との接続部位に垂直に連接されており、且つ第二放射片２１２、第一放射帯体２３１及び第二放射帯体２３２と平行する平面上に位置する。接地片３２は、前記接続部位から第三放射帯体２３３に向かってフィードイン端子１１に対して平行に延在しており、且つ回路基板２１０の上側に電気的に接続されており、これにより、第二放射体３０が回路基板２１０の上側の表面に設置される。第三放射片３４は、互いに連接されている第一延伸片３４１及び第二延伸片３４２を備える。第一延伸片３４１は、第一放射片３１と第二放射片３３との接続部位に連接され、且つ前記接続部位から第一放射体２３１側に向かって移行部１２に対して平行に延在している。第二延伸片３４２は、第一延伸片３４１に対して直角に屈曲して延在しており、且つ第二放射片３３に対して平行に延在している。これにより、第二延伸片３４２と第二放射片３３との間には、第四隙間３４３が形成され、この第四隙間３４３は、第二延伸片３４２及び第二放射片３３の輪郭の一部に沿って延在する帯形状となっている。ている。本実施形態において、第二放射片３３の長さは、第三放射片３４の長さよりもやや長い。第三放射片３４の長さは、第一放射片３１の長さよりもやや長い。

以下、図４を参照しながら、本発明の多周波アンテナ１００の動作原理について詳細に説明する。フィードイン体１０が回路基板２１０から電流を得た後、第一放射体２０及び第二放射体３０のそれぞれとフィードイン体１０との間隔距離が所定の条件に合うため、電流は、フィードイン体１０を介して第一放射体２０及び第二放射体３０にカップリングされる。第一放射体２０に電流が流れる場合、一部の電流は、第一放射部２１を流れ且つ接地端子２２を介して接地されて、第一電流経路を形成する。他の一部の電流は、第二放射部２３を流れて、第二電流経路を形成する。これにより、本発明の多周波アンテナ１００は、第一中心周波数及び第二中心周波数を有する無線信号を送受信することができる。設計及び製造の段階において、第一放射部２１及び第二放射部２３のサイズ、ならびに、第一隙間２１１１及び第二隙間２１２１の幅を調節することによって、多周波アンテナ１００は、８２４ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ（即ち、ＧＳＭ（登録商標）８５０）の第一帯域幅及び８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ（即ち、ＧＳＭ（登録商標）９００）の第二帯域幅の無線信号を送受信する時に、好ましい放射効果を有する。

以上と同時に、第二放射体３０に電流が流れる場合、電流は、第一放射片３１を流れ且つ接地片３２を介して接地されて、第三電流経路を形成する。これにより、本発明の多周波アンテナ１００は、第三中心周波数を有する無線信号を送受信できるようになる。設計及び製造の段階において、第一放射片３１のサイズ及び第三隙間３１１の幅を調節することによって、多周波アンテナ１００は、１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ（即ち、ＵＭＴＳ）の第三帯域幅の無線信号を送受信する時に、好ましい放射効果を有する。また、上記の過程において、電流は、第二放射片３３及び第四放射片３４をそれぞれ流れて、第四電流経路及び第五電流経路をそれぞれ形成する。これにより、本発明の多周波アンテナ１００は、第四中心周波数及び第五中心周波数を有する無線信号を送受信できるようになる。設計及び製造の段階において、第二放射片３３のサイズ及び第三放射片３４のサイズ、ならびに、第四隙間３４３の幅を調節することによって、多周波アンテナ１００は１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ（即ち、ＤＣＳ）の第四帯域幅及び１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ（即ち、ＰＣＳ）の第五帯域幅の無線信号を送受信する時に、好ましい放射効果を有する。

図４から分かるように、本発明の多周波アンテナ１００の通信帯域は、ＧＳＭ（登録商標）８５０、ＧＳＭ（登録商標）９００、ＤＣＳ１８００、ＰＣＳ１９００及びＵＭＴＳ２１００との五つの周波数バンドを包含し、且つ上記の周波数バンドにおいて好ましい放射効果を有する。

本発明の実施形態によれば、多周波アンテナ１００は、フィードイン体１０の周りに第一放射体２０及び第二放射体３０をそれぞれ設け、且つ第一放射体２０に第一放射部２１及び第二放射部２３を設け、第二放射体３０に第一放射片３１、第二放射片３３及び第三放射片３４を設けて、フィードイン体１０が得た電流を第一放射体２０及び第二放射体３０にそれぞれカップリングさせることによって、多周波アンテナ１００は多くの周波数バンドの無線信号を送受信できるようになり、且つ良好な放射性能を有する。

また、本発明の実施形態において、第一放射体２０の一部をフィードイン体１０の第二連接片１４と同一平面上に設置させると共に、第二放射体３０を第一放射体２０の第二放射部２３に対向して配置させ、且つ第二放射体３０の殆んどをフィードイン体１０の第一連接片１３と同一平面上に設置させる。これにより、本発明の多周波アンテナ１００の構造は、さらにコンパクトであり、より小さいキープ・アウト・ゾーンを有する無線通信装置に適用でき、無線通信装置の内部空間も節約できるため、無線通信装置の軽薄化の発展への要求に適している。

１０フィードイン体
１００多周波アンテナ
１１フィードイン端子
１２移行部
１３第一連接片
１４第二連接片
２０第一放射体
２００無線通信装置
２１第一放射部
２１０回路基板
２１１第一放射片
２１１１第一隙間
２１２第二放射片
２１２１第二隙間
２２接地端子
２２０ハウジング
２２１第一接地片
２２２第二接地片
２３第二放射部
２３０キープ・アウト・ゾーン
２３１第一放射帯体
２３２第二放射帯体
２３３第三放射帯体
２３３１第一延伸片
２３３２第二延伸片
３０第二放射体
３１第一放射片
３１１第三隙間
３２接地片
３３第二放射片
３４第三放射片
３４１第一延伸片
３４２第二延伸片
３４３第四隙間

Claims

フィードイン体、第一放射体及び第二放射体を備える多周波アンテナであって、前記第一放射体は、接地端子、第一放射部及び第二放射部を備え、前記第一放射部は、前記フィードイン体と間隔をあけて設けられ、前記接地端子は、前記第一放射部と前記第二放射部との間に接続され、
前記第二放射体は、第一放射片、接地片、第二放射片及び第三放射片を備え、前記第一放射片は、前記フィードイン体と間隔をあけて設けられ、前記第二放射片は、前記第一放射片と同一直線上に位置し、前記第一放射片と前記第二放射片とは、直列に接続されており、前記接地片は、前記第一放射片と前記第二放射片との接続部位に位置し且つ前記第一放射片と平行する平面に対して垂直に延伸し、前記第三放射片は、前記第一放射片及び前記第二放射片との前記接続部位に連接され且つ前記第一放射片及び前記第二放射片と同一平面上に位置することを特徴とする多周波アンテナ。
前記フィードイン体は、フィードイン端子、移行部、第一連接片及び第二連接片を備え、前記フィードイン端子は、前記移行部に垂直に連接され、前記移行部は、前記第一連接片と同一平面上に位置し、前記第一連接片は、前記第二連接片に対して垂直に連接されていることを特徴とする請求項１に記載の多周波アンテナ。
前記第一放射部は、互いに垂直に連接されている第一放射片及び第二放射片を備え、前記第一放射片は、前記第一連接片と同一平面上に位置し、前記第二放射片は、前記第二連接片と同一平面上に位置することを特徴とする請求項２に記載の多周波アンテナ。
前記第一放射片と前記第一連接片との間には、第一隙間が形成されており、前記第二放射片と前記第二連接片との間には、第二隙間が形成され、前記第一隙間と前記第二隙間とは、互いに連通していることを特徴とする請求項３に記載の多周波アンテナ。
前記第二放射部は、順次に連接されている第一放射帯体、第二放射帯体及び第三放射帯体を備え、前記第一放射帯体は、前記接地端子と前記第二放射片との交差部位に連接され、前記第二放射帯体は、「Ｕ」字状の平面形状を呈し、且つ前記第一放射帯体と同一平面上に位置し、前記第二放射帯体の一端は、前記第一放射帯体に連接され、前記第三放射帯体は、互いに連接された第一延伸片及び第二延伸片を備え、前記第三放射帯体が所在する平面は、前記第二放射帯体が所在する平面に対して垂直であり、前記第一延伸片は、前記第二放射帯体の他端に垂直に連接されており、前記第二延伸片は、前記第一延伸片に対して直角に屈曲して延在しており、且つ前記接地端子を越えた所まで前記第一放射部の方向へ向かって真っ直ぐに延在していることを特徴とする請求項３または４に記載の多周波アンテナ。
前記第一放射片、前記第二放射片及び前記第三放射片の全ては、前記第一連接片と同一平面上に位置し、前記第一放射片は、前記フィードイン体の前記移行部と間隔をあけて設けられ、前記第一連接片との間には第三隙間が形成されていることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の多周波アンテナ。
前記第三放射片は、互いに連接されている第一延伸片及び第二延伸片を備え、前記第一延伸片は、前記第一放射片と前記第二放射片との前記接続部位に連接され、且つ前記移行部に対して平行に延在しており、前記第二延伸片は、前記第一延伸片に対して直角に屈曲して延在しており、且つ前記第二放射片に対して平行に延在し、前記第二延伸片と前記第二放射片との間には、第四隙間が形成されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の多周波アンテナ。
回路基板と、前記回路基板に設けられた多周波アンテナと、前記回路基板及び前記多周波アンテナを取り囲んで収容するハウジングと、を備える無線通信装置であって、
前記多周波アンテナは、請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の多周波アンテナであることを特徴とする無線通信装置。
前記回路基板の一方側には、キープ・アウト・ゾーンが設けられており、前記第一放射体は、前記キープ・アウト・ゾーンの一方の表面に設置され、前記第二放射体は、前記キープ・アウト・ゾーンの他方の表面に設置されていることを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。