JP6008352B2 - マルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびワイヤレス端末 - Google Patents

マルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびワイヤレス端末 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信の分野に関し、詳細には、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびワイヤレス端末に関する。
アンテナは、無線機器において電磁波信号を送信または受信するために使用される装置である。近年、ワイヤレス通信に使用されるモバイル端末のアンテナの設計および性能が、モバイル通信の開発方向にますます影響を与えるようになっており、特に、モバイルフォン、携帯情報端末(Personal Digital Assistant)またはMP3/MP4などのワイヤレス端末に大いに影響を与えている。アンテナの設計において、バンド幅特性が、放射特性に大いに影響を与える。周波数共振に基づき、アンテナによって信号伝播およびエネルギー放射が実施される。1つのアンテナが複数の周波数で共振することができる場合、このアンテナは、複数の周波数で動作することができる。別の側面では、あるアンテナが複数の共振周波数を有する場合、設計者およびユーザは、周波数およびバンド幅を必要に応じて調整することができる。アンテナは、複数の共振周波数で動作することができる場合、マルチモードブロードバンドアンテナと呼ばれる。
従来技術には以下の欠点がある。最も一般に使用される既存のアンテナは、板状逆F型アンテナ(Planar Inverted F Antenna、略してPIFA)であり、PIFAアンテナの動作バンド幅は、PIFAアンテナの高さに比例する。PIFAアンテナをマルチモードブロードバンドアンテナにするためにPIFAアンテナの動作バンド幅を拡大させる必要がある場合、PIFAアンテナの高さを増加させる必要があり、これは、モバイルフォンなどのワイヤレス端末の厚さに否応なく影響を与える。その結果、モバイルフォンなどのワイヤレス端末の薄型構造の要件を満たすことができない。
本発明において解決すべき技術的課題は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールが大きいレンジの動作バンド幅を有するだけでなく、小さいサイズを有することもできるようなマルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびワイヤレス端末を提供することである。
第1の態様では、本発明は、プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を含むマルチモードブロードバンドアンテナモジュールを提供し、
第1の放射器は、接続部分、低周波部分、および高周波部分を含み、第1の放射器の低周波部分は、第1の放射器の高周波部分に接続され、第1の放射器の接続部分の一方の端部は、第1の放射器の低周波部分と高周波部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板の信号供給端部に電気的に接続されており、
第2の放射器は、接地部分、低周波部分、および高周波部分を含み、第2の放射器の低周波部分は、第2の放射器の高周波部分に接続され、第2の放射器の接地部分の一方の端部は、第2の放射器の低周波部分と高周波部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板の第1の接地端部に電気的に接続されており、
第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果(coupling capacitance effect)を形成するために、第1の放射器の低周波部分と第2の放射器の低周波部分との間に第1の所定の距離が存在し、第1の放射器の高周波部分と第2の放射器の高周波部分との間に第2の所定の距離が存在する。
第1の態様の考えられる第1の実装形態では、第2の放射器の接地部分は、インダクタを介してプリント回路基板の第1の接地端部に電気的に接続されている。
第1の態様の考えられる第2の実装形態では、第1の放射器の接続部分は、平板構造またはストリップ構造を有し、第2の放射器の接地部分は、平板構造またはストリップ構造を有する。
第1の態様の考えられる第3の実装形態では、第1の放射器の低周波部分は、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有し、第1の放射器の高周波部分は、平板構造を有し、第1の放射器の低周波部分の電気的長さは、第1の放射器の高周波部分の電気的長さよりも大きい。
第1の態様の考えられる第4の実装形態では、第1の放射器の低周波部分は、平板構造を有し、第1の放射器の高周波部分は、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有し、第1の放射器の低周波部分の電気的長さは、第1の放射器の高周波部分の電気的長さよりも大きい。
第1の態様の考えられる第5の実装形態では、第2の放射器の低周波部分および第2の放射器の高周波部分は、各々、プレート構造またはストリップ構造を有し、プレート構造またはストリップ構造は、少なくとも1つの屈曲部を有し、第2の放射器の低周波部分は、第1の放射器の低周波部分の周りにあり、第2の放射器の高周波部分は、第1の放射器の高周波部分の周りにあり、第2の放射器の低周波部分の電気的長さは、第2の放射器の高周波部分の電気的長さよりも大きい。
第1の態様の考えられる第6の実装形態では、第1の放射器の低周波部分および高周波部分は、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布し、第1の放射器の低周波部分および高周波部分は、共に、平面T字形プレート構造または直線ストリップ構造を形成する。
第1の態様の考えられる第7の実装形態では、第2の放射器の低周波部分および高周波部分は、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布し、第2の放射器の低周波部分および高周波部分は、各々、ストリップ構造またはプレート構造を有し、ストリップ構造またはプレート構造は、この2つの間のジョイントからある距離にわたって延び、第1の放射器の方向に向かって屈曲しており、
第2の放射器の低周波部分の屈曲部によって形成された開口部は、第2の放射器の高周波部分の屈曲部によって形成された開口部と向かい合う。
第1の態様の考えられる第8の実装形態では、第2の放射器の低周波部分および高周波部分の少なくとも1つの構成部分は、第1の放射器と同じ平面に配置される。
第1の態様の考えられる第9の実装形態では、第1の放射器と同じ平面に配置された第2の放射器の低周波部分の構成部分と、第2の放射器の低周波部分の別の構成部分との間に、90度の角度が存在する。
第1の態様の考えられる第10の実装形態では、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造または直線ストリップ構造を有する第3の放射器をさらに含み、第3の放射器の一方の端部は、プリント回路基板の第2の接地端部に接続されている。
本発明の第1の態様の実施形態における技術的解決策は、プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を含むマルチモードブロードバンドアンテナモジュールを提供する。マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作原理は、高次モードをもたらすように第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数を拡大させるという原理であり、さらに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さは、モバイルフォンなどのワイヤレス端末の薄型構造の要件を満たすように比較的小さい。
第2の態様では、本発明は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびケース本体を含むワイヤレス端末を提供し、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、ケース本体内に配置され、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を含み、
第1の放射器は、接続部分、低周波部分、および高周波部分を含み、第1の放射器の低周波部分は、第1の放射器の高周波部分に接続され、第1の放射器の接続部分の一方の端部は、第1の放射器の低周波部分と高周波部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板の信号供給端部に電気的に接続されており、
第2の放射器は、接地部分、低周波部分、および高周波部分を含み、第2の放射器の低周波部分は、第2の放射器の高周波部分に接続され、第2の放射器の接地部分の一方の端部は、第2の放射器の低周波部分と高周波部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板の第1の接地端部に電気的に接続されており、
第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成するために、第1の放射器の低周波部分と第2の放射器の低周波部分との間に第1の所定の距離が存在し、第1の放射器の高周波部分と第2の放射器の高周波部分との間に第2の所定の距離が存在する。
第2の態様の考えられる第1の実装形態では、第2の放射器の接地部分は、インダクタを介してプリント回路基板の第1の接地端部に電気的に接続されている。
第2の態様の考えられる第2の実装形態では、第1の放射器の接続部分は、平板構造またはストリップ構造を有し、第2の放射器の接地部分は、平板構造またはストリップ構造を有する。
第2の態様の考えられる第3の実装形態では、第1の放射器の低周波部分は、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有し、第1の放射器の高周波部分は、平板構造を有し、第1の放射器の低周波部分の電気的長さは、第1の放射器の高周波部分の電気的長さよりも大きい。
第2の態様の考えられる第4の実装形態では、第1の放射器の低周波部分は、平板構造を有し、第1の放射器の高周波部分は、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有し、第1の放射器の低周波部分の電気的長さは、第1の放射器の高周波部分の電気的長さよりも大きい。
第2の態様の考えられる第5の実装形態では、第2の放射器の低周波部分および第2の放射器の高周波部分は、各々、プレート構造またはストリップ構造を有し、プレート構造またはストリップ構造は、少なくとも1つの屈曲部を有し、第2の放射器の低周波部分は、第1の放射器の低周波部分の周りにあり、第2の放射器の高周波部分は、第1の放射器の高周波部分の周りにあり、第2の放射器の低周波部分の電気的長さは、第2の放射器の高周波部分の電気的長さよりも大きい。
第2の態様の考えられる第6の実装形態では、第1の放射器の低周波部分および高周波部分は、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布し、第1の放射器の低周波部分および高周波部分は、共に、平面T字形プレート構造または直線ストリップ構造を形成する。
第2の態様の考えられる第7の実装形態では、第2の放射器の低周波部分および高周波部分は、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布し、第2の放射器の低周波部分および高周波部分は、各々、ストリップ構造またはプレート構造を有し、ストリップ構造またはプレート構造は、この2つの間のジョイントからある距離にわたって延び、第1の放射器の方向に向かって屈曲しており、
第2の放射器の低周波部分の屈曲部によって形成された開口部は、第2の放射器の高周波部分の屈曲部によって形成された開口部と向かい合う。
第2の態様の考えられる第8の実装形態では、第2の放射器の低周波部分および高周波部分の少なくとも1つの構成部分は、第1の放射器と同じ平面に配置される。
第2の態様の考えられる第9の実装形態では、第1の放射器と同じ平面に配置された第2の放射器の低周波部分の構成部分と、第2の放射器の低周波部分の別の構成部分との間に、90度の角度が存在する。
第2の態様の考えられる第10の実装形態では、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、屈曲ストリップ構造または直線ストリップ構造を有する第3の放射器をさらに含み、第3の放射器の一方の端部は、プリント回路基板の第2の接地端部に接続されている。
本発明の第2の態様の実施形態における技術的解決策は、ワイヤレス端末を提供し、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールが、ワイヤレス端末のケース本体内に配置され、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を含む。マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作原理は、高次モードをもたらすように第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数を拡大させるという原理であり、さらに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さは、モバイルフォンなどのワイヤレス端末の薄型構造の要件を満たすように比較的小さい。
本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、実施形態を説明するのに必要な添付の図面を以下に簡単に紹介する。明らかに、以下の説明における添付の図面は、本発明の実施形態の一部を示しているにすぎず、当業者は、創造的努力なしに、これらの添付の図面に照らして他の図面を得ることもできる。
本発明の一実施形態によるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の概略構造図である。 本発明の一実施形態によるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第3の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第4の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量のシミュレーションのグラフである。 本発明の一実施形態による第2のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの概略構造図である。 本発明の一実施形態による、第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量と第2のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量とのシミュレーションの比較グラフである。 本発明の一実施形態による第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第3の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量のシミュレーションのグラフである。 本発明の一実施形態による第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第3の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量のシミュレーションのグラフである。 本発明の一実施形態による第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第3の概略構造図である。 本発明の一実施形態による第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第4の概略構造図である。 本発明の一実施形態による、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量と第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量とのシミュレーションの比較グラフである。 本発明の一実施形態によるワイヤレス端末の概略構造図である。
以下には、本発明の実施形態における添付の図面を参照して、本発明の実施形態における技術的解決策について明確に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態のすべてではなく一部にすぎない。本発明の実施形態に基づいて創造的努力なしに当業者が得る他のすべての実施形態は、本発明の保護範囲内にあるものとする。
実施形態1
本発明の一実施形態は、プリント回路基板1、第1の放射器2、および第2の放射器3を含むマルチモードブロードバンドアンテナモジュールを提供し、
第1の放射器2は、接続部分21、低周波部分22、および高周波部分23を含み、第1の放射器の低周波部分22は、第1の放射器の高周波部分23に接続され、第1の放射器の接続部分21の一方の端部は、第1の放射器の低周波部分22と高周波部分23との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板1の信号供給端部11に電気的に接続されており、
第2の放射器3は、接地部分31、低周波部分32、および高周波部分33を含み、第2の放射器の低周波部分32は、第2の放射器の高周波部分33に接続され、第2の放射器の接地部分31の一方の端部は、第2の放射器の低周波部分32と高周波部分33との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板1の第1の接地端部12に電気的に接続されている。
図1に示すように、3つ、すなわち、第1の放射器2、第2の放射器3、およびプリント回路基板1は、共に、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールを形成する。ワイヤレス端末の通信信号は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールを介して送信および受信される。
ワイヤレス端末が信号を送信するとき、通信信号は、プリント回路基板1上に配置され無線周波数回路およびベースバンド回路によって形成された通信モジュールによって処理され、高周波電流に変換されるが、高周波電流は、プリント回路基板1上の信号供給端部11を介してアンテナモジュールに入り、次いで、電磁波の形態で放射される。
ワイヤレス端末が信号を受信するとき、ワイヤレス端末の外部空間からの電磁波信号は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールによって受信され、高周波電流に変換され、プリント回路基板1の信号供給端部11を介して、プリント回路基板1上に配置された通信モジュールに入る。通信モジュールは、通信を正常に行うことができるように、主として無線周波数回路およびベースバンド回路によって形成される。
第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成するために、第1の放射器の低周波部分22と第2の放射器の低周波部分32との間に第1の所定の距離が存在し、第1の放射器の高周波部分23と第2の放射器の高周波部分33との間に第2の所定の距離が存在し、第1の所定の距離と第2の所定の距離のどちらも、実状に応じて設計および調整される必要があり、この2つは、同じでもよいし、異なってもよいことに留意されたい。
従来技術では、アンテナモジュールは、通常、プリント回路基板1および第1の放射器2のみを含む。アンテナモジュールがプリント回路基板1および第1の放射器2のみを含む場合、アンテナモジュールの動作周波数バンドは、アンテナモジュールの第1の放射器の高周波部分23、低周波部分22、および接続部分21の電気的長さによって決定される。具体的には、アンテナモジュールの高周波部分23の電気的長さと接続部分21の電気的長さとの和が、アンテナモジュールの高周波共振波長の1/4となる。同様に、アンテナモジュールの低周波部分22の電気的長さと接続部分21の電気的長さとの和が、アンテナモジュールの低周波共振波長の1/4となる。この場合、アンテナモジュールは、高周波共振波長に対応する共振周波数および低周波共振波長に対応する共振周波数の周りでのみ動作することができる。この場合、明らかに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作バンド幅は、比較的小さい。
具体的には、図2に示すように、第1の放射器の低周波部分22の電気的長さは、a+bとなり、接続部分の電気的長さはf+cとなり、その結果、第1の放射器2の低周波共振波長は、4×[(a+b)+(f+c)]となる。同様に、第1の放射器の高周波部分23の電気的長さは、d+eとなり、その結果、第1の放射器2の高周波共振波長は、4×[(d+e)+(f+c)]となる。
本発明の実施形態におけるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板1および第1の放射器2に加えて、第2の放射器3をさらに含み、第1の放射器の低周波部分22は、第2の放射器の低周波部分32に近く、第1の放射器の高周波部分23は、第2の放射器の高周波部分33に近い。第2の放射器の低周波部分32が第1の放射器の低周波部分22に近いので、第1の放射器の低周波部分22上に低周波信号が存在するとき、第1の放射器の低周波部分22および第2の放射器の低周波部分32は、高次モードをもたらすように容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させ、動作周波数レンジを拡大させる。
同様に、第2の放射器の高周波部分33が第1の放射器の高周波部分23に近いので、第1の放射器の高周波部分23上に高周波信号が存在するとき、第1の放射器の高周波部分23および第2の放射器の高周波部分33は、高次モードをもたらすように容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させ、動作周波数レンジを拡大させる。
マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作原理は、第1の放射器2と第2の放射器3との間の容量性結合効果に基づいてアンテナモジュールの動作バンド幅が拡大されるという原理なので、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さは、特定のアーキテクチャおよびワイヤレス端末の厚さ要件に応じて設計および調整することができるが、マルチモード条件を満たす動作周波数でマルチモードブロードバンドアンテナモジュールが動作することができるように、関係する技術者が、第1の放射器2の構成部分と第2の放射器3の構成部分との間の距離を厳密に調整する必要があることに留意されたい。
通常、ワイヤレス端末がマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さに関する厳密な要件を有するとき、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの放射指標を満たすという前提のもとで、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの全厚は、約4〜5ミリメートルに制御することができ、その結果、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールが配置されたワイヤレス端末の厚さを低減させることができ、最終的に、ワイヤレス端末の厚さは、1センチメートル未満となり、ワイヤレス端末が軽量で薄型になるという傾向に適合する。
さらに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドは、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器2の厚さまたは第2の放射器3の厚さをランダムに設定することができるように、第1の放射器2の長さおよび第2の放射器3の長さ、または第1の放射器2と第2の放射器3との間の距離を調整することによってのみ調整することができ、製造プロセスにおける第1の放射器2または第2の放射器3の材料使用量を低減させるために、第1の放射器2の厚さまたは第2の放射器3の厚さをできる限り低減させることができる。同様に、第1の放射器2または第2の放射器3の材料使用量をさらに低減させるために、第1の放射器2の幅および第2の放射器3の幅もランダムに設定することができる。
ユーザが電話をかけるためにモバイルフォンなどのワイヤレス端末を使用するとき、ユーザの頭がワイヤレス端末のアンテナモジュールに近いので、ワイヤレス端末の送受信性能は低減され、その結果、ワイヤレス端末全体の放射に関する送受信性能は低減される。ワイヤレス端末を研究および開発するプロセスにおいて、研究および開発に関わる技術者は、ワイヤレス端末の送受信性能に対する人間の頭の影響を定量的に測定し、ワイヤレス端末の送受信性能に対する人間の頭の影響を低減させるように、すなわち、人体とアンテナモジュールとの間の電磁結合を低減させるようにワイヤレス端末を最適に設計する。
それに加えて、ユーザがモバイルフォンなどのワイヤレス端末を使用するとき、ユーザは、常に、ワイヤレス端末を保持する手を替え、ユーザがワイヤレス端末を保持するために左手を使用する際のワイヤレス端末の送受信性能に対する左手の影響は、ユーザがワイヤレス端末を保持するために右手を使用する際のワイヤレス端末の送受信性能に対する右手の影響と異なる可能性がある。ワイヤレス端末の送受信性能が大いに影響を受けるとき、ワイヤレス端末の通信能力は低減される可能性があり、ワイヤレス端末に関するユーザのユーザエクスペリエンスは低減される。
本発明の実施形態において、信号供給端部は、ユーザがワイヤレス端末を保持するために左手を使用するか、または右手を使用するかにかかわらず、ワイヤレス端末の信号送受信能力があまり影響を受けないように、プリント回路基板の端部の中間位置に設定することができ、ユーザのユーザエクスペリエンスは、より十分になり、すなわち、ワイヤレス端末は、より十分な頭・手擬似効果(head−hand simulation effect)を有する。
通常、本発明の実施形態において提供されるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールが占める空間領域は、長さが60ミリメートル、幅が10ミリメートル、高さが5ミリメートルとなる。空間領域の長さは、プリント回路基板1の側面の長さに等しく、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板1の側面上に配置され、プリント回路基板1の他の側面の長さは、約100ミリメートルとなる。
本発明の実施形態における技術的解決策は、プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を含むマルチモードブロードバンドアンテナモジュールを提供する。マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作原理は、高次モードをもたらすように第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数を拡大させるという原理であり、さらに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さは、モバイルフォンなどのワイヤレス端末の薄型構造の要件を満たすように比較的小さい。
実施形態2
本発明の一実施形態は、図1に示すマルチモードブロードバンドアンテナモジュールを提供する。
このマルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板1、第1の放射器2、および第2の放射器3を含み、
第1の放射器2は、接続部分21、低周波部分22、および高周波部分23を含み、第1の放射器の低周波部分22は、第1の放射器の高周波部分23に接続され、第1の放射器の接続部分21の一方の端部は、第1の放射器の低周波部分22と高周波部分23との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板1の信号供給端部11に電気的に接続されており、
第2の放射器3は、接地部分31、低周波部分32、および高周波部分33を含み、第2の放射器の低周波部分32は、第2の放射器の高周波部分33に接続され、第2の放射器の接地部分31の一方の端部は、第2の放射器の低周波部分32と高周波部分33との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板1の第1の接地端部12に電気的に接続されている。
図1に示すように、3つ、すなわち、第1の放射器2、第2の放射器3、およびプリント回路基板1は、共にマルチモードブロードバンドアンテナモジュールを形成する。ワイヤレス端末の通信信号は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールを介して送信および受信される。
ワイヤレス端末が信号を送信するとき、通信信号は、プリント回路基板1上に配置され無線周波数回路およびベースバンド回路によって形成された通信モジュールによって処理され、高周波電流に変換されるが、高周波電流は、プリント回路基板1上の信号供給端部11を介してアンテナモジュールに入り、次いで、電磁波の形態で放射される。
ワイヤレス端末が信号を受信するとき、ワイヤレス端末の外部空間からの電磁波信号は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールによって受信され、高周波電流に変換され、プリント回路基板1の信号供給端部11を介して、プリント回路基板1上に配置された通信モジュールに入る。通信モジュールは、通信を正常に行うことができるように、主として無線周波数回路およびベースバンド回路によって形成される。
第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成するために、第1の放射器の低周波部分22と第2の放射器の低周波部分32との間に第1の所定の距離が存在し、第1の放射器の高周波部分23と第2の放射器の高周波部分33との間に第2の所定の距離が存在し、第1の所定の距離と第2の所定の距離のどちらも、実状に応じて設計および調整される必要があり、この2つは、同じでもよいし、異なってもよいことに留意されたい。
マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させる動作原理は、アンテナモジュールの動作バンド幅を拡大させるために第1の放射器2の電気的長さを確保することに基づく、第1の放射器2と第2の放射器3との間の容量性結合効果に依存するので、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さは、特定のアーキテクチャおよびワイヤレス端末の厚さ要件に応じて設計および調整することができるが、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールがマルチモード条件を満たす動作周波数で動作することができるように、関係する技術者が第1の放射器2の構成部分と第2の放射器3の構成部分との間の距離を厳密に調整する必要がある。
概して、ワイヤレス端末がマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さに関して厳密な要件を有するとき、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの放射指標を満たすという前提のもとで、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの全厚は、約4〜5ミリメートルに制御することができ、その結果、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールが配置されたワイヤレス端末の厚さを低減させることができ、最終的に、ワイヤレス端末の厚さは、1センチメートル未満となり、ワイヤレス端末が軽量で薄型になるという傾向に適合する。
本発明の実施形態は、次のような、上記のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの複数の特定の実装形態をさらに提供する。
図3は、第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の特定の構造を示し、第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの特定の構造は、次のようになる。
第1の放射器の低周波部分22は、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有し、第1の放射器の高周波部分23は、平板構造を有し、第1の放射器の低周波部分22の電気的長さは、第1の放射器の高周波部分23の電気的長さよりも大きい。
第2の放射器の低周波部分32および第2の放射器の高周波部分33は、各々、少なくとも1つの屈曲部を有するプレート構造を有し、第2の放射器の低周波部分32は、第1の放射器の低周波部分22の周りにあり、第2の放射器の高周波部分33は、第1の放射器の高周波部分23の周りにあり、第2の放射器の低周波部分32の電気的長さは、第2の放射器の高周波部分33の電気的長さよりも大きい。
アンテナモジュールがプリント回路基板1および第1の放射器2のみを含む場合、アンテナモジュールの動作周波数バンドは、アンテナモジュールの第1の放射器の高周波部分23、低周波部分22、および接続部分21の電気的長さによって決定される。具体的には、アンテナモジュールの高周波部分23の電気的長さと接続部分21の電気的長さとの和が、アンテナモジュールの高周波共振波長の1/4となる。同様に、アンテナモジュールの低周波部分22の電気的長さと接続部分21の電気的長さとの和が、アンテナモジュールの低周波共振波長の1/4となる。この場合、アンテナモジュールは、高周波共振波長に対応する共振周波数および低周波共振波長に対応する共振周波数の周りでのみ動作することができる。この場合、明らかに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作バンド幅は、比較的小さい。
具体的には、図4に示すように、第1の放射器の高周波部分23の電気的長さは、n+oとなり、接続部分21の電気的長さはg+hとなり、その結果、第1の放射器2の高周波共振波長は、4×[(n+o)+(g+h)]となる。同様に、第1の放射器の低周波部分22の電気的長さは、i+j+k+l+mとなり、その結果、第1の放射器2の低周波共振波長は、4×[(i+j+k+l+m)+(g+h)]となる。
本発明の実施形態におけるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板1および第1の放射器2に加えて、第2の放射器3をさらに含み、第1の放射器の低周波部分22は、第2の放射器の低周波部分32に近く、第1の放射器の高周波部分23は、第2の放射器の高周波部分33に近い。第2の放射器の低周波部分32が第1の放射器の低周波部分22に近いので、第1の放射器の低周波部分22上に低周波信号が存在するとき、第1の放射器の低周波部分22および第2の放射器の低周波部分32は、高次モードをもたらすように容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させ、動作周波数レンジを拡大させる。
具体的には、第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの特定の構造では、第1の放射器の低周波部分22と第2の放射器の低周波部分32との間の距離はeであり、eは約0.5ミリメートルとなり、第1の放射器の高周波部分23と第2の放射器の高周波部分33との間の距離はeであり、eは約3ミリメートルとなる。
端末のサイズが比較的小さい必要があるとき、アンテナのある部分に複数の屈曲部を設定することができ、アンテナの電気的長さ全体は、アンテナの共振波長をさらに維持するように、アンテナのサイズが比較的小さくなることを確実にするという前提のもとで維持される。
さらに、第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の放射器3は、図5に示すように、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有することもできる。
同様に、第2の放射器3の形状、長さ、および位置が変化しない場合、第1の放射器2の低周波部分22および第1の放射器の高周波部分23の構造および形状をランダムに設定することができるが、ランダムに設定することの前提は、第1の放射器の低周波部分22の長さを第1の放射器の高周波部分23の長さの2倍に維持し、第1の放射器2と第2の放射器3との間の容量性結合効果の結果が変化しないことを確実にすることである。たとえば、第1の放射器の低周波部分22の形状は、高周波部分23の形状と交換され、すなわち、図6に示すように、第1の放射器の低周波部分22が、平板構造を有し、第1の放射器の高周波部分23が、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有する。
本発明の実施形態では、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドが、設計者の要求を満たすことができるように、第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器の低周波部分22の長さが、第1の放射器の高周波部分23の長さの約2倍となることを確実にする必要があることに留意されたい。
さらに、図7に示すように、第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの最小低周波動作周波数(ここで、反射減衰量は−6dB(デシベル)未満である)は、約824MHz(メガヘルツ)に達する可能性があり、低周波数動作バンド幅は、824MHz〜約1200MHzである。このマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの最大高周波動作周波数(ここで、反射減衰量は−6dB(デシベル)未満である)は、約2500MHz(メガヘルツ)に達する可能性があり、高周波数動作バンド幅は、約1600MHz〜約2500MHzである。
現段階において商用で一般に使用される周波数バンドには、合計で8つの周波数バンド、すなわち、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 of Mobile communication、略してGSM(登録商標))、GSM(登録商標)850(824MHz〜894MHz)およびGSM(登録商標)900(880MHz〜960MHz)、グローバルポジショニングシステム(Global Positioning System、略してGPS)(1575MHz)、デジタルビデオブロードキャスティング(Digital Video Broadcasting−Handheld、略してDVB−H)(1670MHz〜1675MHz)、データ通信サブシステム(Data Communication Subsystem、略してDCS)(1710MHz〜1880MHz)、およびパーソナル通信サービス(Personal Communications Service、略してPCS)(1900MHz)、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(Universal Mobile Telecommunications System、略してUMTS)または第3世代モバイル通信技術(第3世代、略して3G)(1920MHz〜2175MHz)、ならびにブルートゥースまたはワイヤレスローカルエリアネットワーク(Wireless Local Area Network、略してWLAN)802.11b/g(2400MHz〜2484MHz)が含まれることがよく知られている。本発明の実施形態において提供されるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドは、本発明の実施形態におけるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールが動作周波数バンドにおけるほとんどのワイヤレス端末サービスの要件を満たすことができるように、上記の8つの周波数バンドを完全にカバーすることができることがわかる。
それに加えて、ロングタームエボリューション(Long Term Evolution、略してLTE)プロジェクトが、現在話題の動作周波数バンドであり、LTEの研究は、待機時間の低減、より高いユーザデータ速度、システム容量およびカバー範囲の改善、ならびに運用コストの低減などの、概して極めて重要と思われるいくつかの部分を含む。LTEの動作周波数バンドは、698MHz〜960MHzおよび1710MHz〜2700MHzである。
マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドの低周波数は、698MHzをカバーすることができないことが図7からわかるが、図7は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量のシミュレーション図であり、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、ケース本体の機能を有するモバイルフォンなどのワイヤレス端末のケース本体内に配置されるので、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを全体的に低周波数バンドにオフセットすることができ、その結果、次に具体的に示すように、低周波数は、LTEの698MHzの動作周波数バンドをカバーすることができることに留意されたい。
電磁波に関して、次の公式が存在することがよく知られている。
ν=c/(√(ε))
ここで、νは、ある媒体中の電磁波の伝送速度を示し、εγは、ケース本体の誘電率を示し、cは、真空中の光速すなわち電磁波の伝送速度を示し、一定である。
それに加えて、電磁波に関して、次の公式がさらに存在する。
ν=λε・fε
ここで、λεは、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの共振電磁波の波長を示し、fεは、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの共振電磁波の周波数を示し、上記の2つの公式に従って、次の公式が存在する。
λε・fε=c/(√(ε))
および
λε・fε・(√(ε))=c
が、調整後に得られる。
は一定であり、λεは、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの共振電磁波の波長であり、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールのサイズと直接関係があるので、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールのサイズが固定されると、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールのλεも固定される。したがって、λεも一定である。
さらに、ワイヤレス端末の場合の
√(ε
は、概して、真空のそれよりも大きく、等号の両側を等しくするために、fεを低減しなければならず、すなわち、共振周波数は低周波数にオフセットされ、すなわち、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量曲線全体が、左にオフセットされる。
したがって、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドは、LTEの動作周波数バンドをカバーすることができる。
第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器の低周波部分22と第2の放射器の低周波部分32との間の距離は、約0.5ミリメートルとなり、第1の放射器の高周波部分23と第2の放射器の高周波部分33との間の距離は、約2〜3ミリメートルとなることに留意されたい。
図8に示すように、図3において提供される第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールに基づいて、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の放射器3は、インダクタ4を介して第1の接地端部12にさらに電気的に接続することができ、第2のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールとなる。
インダクタ4は、第2の放射器3上に配置され、第2の放射器3の電気的長さを効果的に増加させることができ、第2の放射器3の低周波共振周波数および高周波共振周波数をさらに低減させる。第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールが、第2のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールと同じサイズを有する場合、図9に一点鎖線で示すように、インダクタ4が配置された第2のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの最小動作周波数は、800MHz未満である。同様に、最大動作周波数も低減される。これは、端末のサイズに対する要求が高いとき、動作バンド幅要件を満たす場合に、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールのサイズ全体をさらに低減させるために、インダクタンス値が適切であるインダクタ4を使用することができる。通常、インダクタ4は、第2の放射器3の底部に配置することができ、徐々に軽量で薄型になっているワイヤレス端末の要件をマルチモードブロードバンドアンテナモジュールがより十分に満たすことができるように、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールのサイズを低減する関数を達成することができる。
本発明の実施形態は、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールをさらに提供する。図10または図11に示すように、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの特定の構造は、次のようになる。
第1の放射器は、平板「T」字形構造を有し、第1の放射器の低周波部分22および高周波部分23は、同じ形状を有し、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布する。
一方、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33は、同じ形状を有し、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布し、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33は、各々、この2つの間のジョイントからある距離にわたって延びるプレート構造を有し、第1の放射器2の方向に向かって屈曲する。
図11に示すように、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器2の接続部分21の電気的長さはpとなり、図10に示すように、第1の放射器の高周波部分23の電気的長さは、r+s+tとなり、その結果、第1の放射器の高周波共振波長は、4×[(r+s+t)+p]となり、第1の放射器の高周波部分23および低周波部分22は、対称構造を有するので、第1の放射器の低周波共振波長は、4×[(r+s+t)+p]となり、すなわち、第1の放射器の高周波部分23の動作周波数バンドと低周波部分22の動作周波数バンドとは一致する。この場合、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドレンジは、比較的小さい。
したがって、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させるために、第2の放射器3と第1の放射器2との間の距離により生成される容量性結合効果を使用する必要がある。
リメートルとなることに留意されたい。
この場合、第1の放射器の低周波部分22と第2の放射器の低周波部分32との間の距離eは、約0.5ミリメートルとなり、構造が対称構造なので、第1の放射器の高周波部分23と第2の放射器の高周波部分33との間の距離eも約0.5ミリメートルとなる。図13は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量のシミュレーション図を示し、ここで、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの低周波動作周波数バンド(ここで、反射減衰量は−6dB(デシベル)未満である)は、約800〜約1100MHzであり、高周波動作周波数バンド(ここで、反射減衰量は−6dB(デシベル)未満である)は、約1900MHz〜約2500MHzである。
具体的には、第2の放射器の低周波部分32の屈曲部によって形成された開口部は、第2の放射器の高周波部分33の屈曲部によって形成された開口部と向かい合う。さらに、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33の少なくとも一方の構成部分は、第1の放射器2とほぼ同じ平面に配置される。
さらに、便利な製造工程、簡単な手直し、および美的構造などの因子を考慮して、第1の放射器2と同じ平面に配置された第2の放射器の低周波部分32の構成部分と、第2の放射器の低周波部分32の別の構成部分との間に、約90度の角度が存在する。
同様に、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33は、図12に示すように、ストリップ構造を有することもできる。
さらに、本発明の実施形態は、第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールをさらに提供し、第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器の低周波部分22および高周波部分23は、共に、直線ストリップ構造を形成しており、第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器の低周波部分22および高周波部分23は、同じ形状を有し、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布する。
一方、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33は、同じ形状を有し、この2つの間のジョイントの両側に対称に分布しており、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33は、各々、この2つの間のジョイントからある距離にわたって延びるプレート構造を有し、第1の放射器2の方向に向かって屈曲する。
図15に示すように、第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器2の接続部分21の電気的長さはuとなり、第1の放射器の高周波部分23の電気的長さは、v+wとなり、その結果、第1の放射器の高周波共振波長は、4×[(v+w)+u]となり、第1の放射器の高周波部分および低周波部分が対称構造を有するので、第1の放射器の低周波共振波長は、4×[(v+w)+u]となる。
同様に、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させるために、第2の放射器と第1の放射器との間の距離により生成される容量性結合効果を使用する必要がある。
この場合、第1の放射器の低周波部分22と第2の放射器の低周波部分32との間の距離eは、約0.5ミリメートルとなり、構造が対称構造なので、第1の放射器の高周波部分23と第2の放射器の高周波部分33との間の距離eも約0.5ミリメートルとなる。図17は、第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量のシミュレーション図を示し、ここで、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの低周波動作周波数バンド(ここで、反射減衰量は−6dB(デシベル)未満である)は、約850MHz〜約1100MHzであり、高周波動作周波数バンド(ここで、反射減衰量は−6dB(デシベル)未満である)は、約1700MHz〜2300MHzである。
具体的には、第2の放射器の低周波部分32の屈曲部によって形成された開口部は、第2の放射器の高周波部分33の屈曲部によって形成された開口部と向かい合う。さらに、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33の少なくとも一方の構成部分は、第1の放射器2とほぼ同じ平面に配置される。
さらに、便利な製造工程、簡単な手直し、および美的構造などの因子を考慮して、第1の放射器2と同じ平面に配置された第2の放射器の低周波部分32の構成部分と、第2の放射器の低周波部分32の別の構成部分との間に、約90度の角度が存在する。
同様に、第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33は、図16に示すように、ストリップ構造を有することもできる。
第3または第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドの低周波数は、698MHzをカバーすることができないことが図13または図17からわかるが、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、ケース本体の機能を有するモバイルフォンなどのワイヤレス端末のケース本体内に配置されるので、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを全体的に低周波数バンドにオフセットすることができ、その結果、低周波数は、LTEの698MHzの動作周波数バンドをカバーすることができることに留意されたい。したがって、図10および図14に示す第3および第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドは、LTEの動作周波数バンドをカバーすることができる。
図18または図19に示すように、第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールである、図10または図11に示すマルチモードブロードバンドアンテナモジュールのプリント回路基板1の第2の接地端部13に、第3の放射器5をさらに配置することができる。第3の放射器5は、少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造を有することができ、第3の放射器5の一方の端部は、プリント回路基板1の第2の接地端部13に接続されている。
第3の放射器5は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドをさらに拡大させるように構成され、第3の放射器5は、モノポールアンテナに相当し、第3の放射器5の共振周波数、すなわち第3の放射器5の動作周波数は、第3の放射器5の電気的長さによって決定され、通常、第3の放射器5の電気的長さは、第3の放射器5の動作周波数に対応する動作波長の1/4である。
設計中、第3の放射器5の電気的長さは、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作バンド幅をさらに拡大させる機能を実現するために、第1の放射器2および第2の放射器3が動作することができない周波数に対応する電気的長さとすることができる。電磁波の波長が周波数に反比例するので、第3の放射器5の電気的長さは、第3の放射器5の動作周波数に対応する波長の1/4となり、第3の放射器5の動作周波数が小さくなるほど、第3の放射器5の電気的長さは大きくなるか、または、第3の放射器5の動作周波数が大きくなるほど、第3の放射器5の電気的長さは小さくなる。ワイヤレス端末のサイズの小型化を考慮して、概して、第3の放射器5のみが、高周波数バンドのバンド幅を拡大させるように構成され、この場合、第3の放射器5の電気的長さは、比較的小さい。たとえば、第3の放射器5の共振周波数は、約2GHzに設定され、この場合、第3の放射器5の長さは、約37.5ミリメートルとなる。
複数の屈曲部を有する構造を採用することにより、第3の放射器5は、第3の放射器5の長さに関する要件を満たすように、比較的小さい設定領域に比較的大きい長さを有することができる。
それに加えて、図20または図21に示すように、設定領域が比較的大きいとき、第3の放射器5は、直線ストリップ構造を有することができる。
通常、第3の放射器5、またはマルチモードブロードバンドアンテナモジュール全体でさえ、ワイヤレス端末内に配置されたアンテナ支持部上に取り付けられ、第3の放射器5は、放射器間の信号干渉を防ぐために、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールから離れた別の構造内の場所に配置される。アンテナ支持部上に確保された領域が、第3の放射器5の要件を満たすことができないとき、第3の放射器5の別の端部は、ワイヤレス端末の遮蔽ケース本体上に取り付けられるように拡張することができる。
図18および図19または図20および図21に示す第3の放射器5が、第1の放射器の高周波部分23の近くに配置されるので、図22における第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量曲線(一点鎖線)と、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの反射減衰量曲線(実線)との間の比較から、第5のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの高周波数動作バンド幅が、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの高周波数動作バンド幅よりも大きく、これは、第3の放射器5がアンテナの動作バンド幅を効果的に拡大させることができることを示し、その結果、図18および図19または図20および図21に示すマルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、アンテナモジュールの動作周波数バンドに関して異なるユーザの使用条件をより十分に満たすことができることがわかる。
上記の様々なマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器2の接続部分21は、平板構造またはストリップ構造を有することができることに留意されたい。接続部分21は、伝導機能を有し、したがって、第1の放射器2の接続部分21が平板構造を有するとき、平板構造の厚さをランダムに設定することができるか、または、平板構造の厚さでさえ、平板構造を平面に近づけるように低減させることができる。同様に、ストリップ構造の厚さおよび幅もランダムに設定することができるが、ストリップ構造の厚さおよび幅は、ストリップ構造を導線に近づけるように低減させることができる。
同様に、上記の様々なマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の放射器3の接地部分31も、平板構造またはストリップ構造を有することができる。接地部分は、伝導機能を有し、したがって、第2の放射器3の接地部分31が平板構造を有するとき、平板構造の厚さをランダムに設定することができるか、または、平板構造の厚さでさえ、平板構造を平面に近づけるように低減させることができる。同様に、ストリップ構造の厚さおよび幅もランダムに設定することができるが、ストリップ構造の厚さおよび幅は、ストリップ構造を導線に近づけるように低減させることができる。
ユーザが電話をかけるためにモバイルフォンなどのワイヤレス端末を使用するとき、ユーザの頭がワイヤレス端末のアンテナモジュールに近いので、ワイヤレス端末の送受信性能は低減され、その結果、ワイヤレス端末全体の放射に関する送受信性能は低減される。ワイヤレス端末を研究および開発するプロセスにおいて、研究および開発に関わる技術者は、ワイヤレス端末の送受信性能に対する人間の頭の影響を定量的に測定し、ワイヤレス端末の送受信性能に対する人間の頭の影響を低減させるように、すなわち、人体とアンテナモジュールとの間の電磁結合を低減させるようにワイヤレス端末を最適に設計する。
それに加えて、ユーザがモバイルフォンなどのワイヤレス端末を使用するとき、ユーザは、常に、ワイヤレス端末を保持する手を替え、ユーザがワイヤレス端末を保持するために左手を使用する際のワイヤレス端末の送受信性能に対する左手の影響は、ユーザがワイヤレス端末を保持するために右手を使用する際のワイヤレス端末の送受信性能に対する右手の影響と異なる可能性がある。ワイヤレス端末の送受信性能が大いに影響を受けるとき、ワイヤレス端末の通信能力は低減される可能性があり、ワイヤレス端末に関するユーザのユーザエクスペリエンスは低減される。
本発明の実施形態において、信号供給端部は、ユーザがワイヤレス端末を保持するために左手を使用するか、または右手を使用するかにかかわらず、ワイヤレス端末の信号送受信能力があまり影響を受けないように、プリント回路基板の端部の中間位置に設定することができ、ユーザのユーザエクスペリエンスは、より十分になり、すなわち、ワイヤレス端末は、より十分な頭・手擬似効果を有する。
さらに、上記の第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよび第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器2または第2の放射器3は、対称構造を有するが、対称構造は、プロセス要件を低減させるだけでなく、ワイヤレス端末の頭・手擬似効果をさらに改善する。
通常、本発明の実施形態において提供される様々なマルチモードブロードバンドアンテナモジュールが占める空間領域は、長さが60ミリメートル、幅が10ミリメートル、高さが5ミリメートルとなる。空間領域の長さは、プリント回路基板1上に配置されたマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの側面の長さに等しく、プリント回路基板1の他の側面の長さは、約100ミリメートルとなる。
上記の第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール、および第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器の低周波部分22および高周波部分23は、自分で必要に応じて設計し、組み合わせることができることに留意されたい。同様に、上記の第1のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール、第3のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール、および第4のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第2の放射器の低周波部分32および高周波部分33は、自分で必要に応じて設計し、組み合わせることができ、第3の放射器5を配置する必要があるかどうかを必要に応じて選択することもできる。
実施形態3
本発明の一実施形態は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびケース本体を含むワイヤレス端末を提供し、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、ケース本体内に配置される。図23に示すように、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板1、第1の放射器2、および第2の放射器3を含み、
第1の放射器2は、接続部分21、低周波部分22、および高周波部分23を含み、第1の放射器の低周波部分22は、第1の放射器の高周波部分23に接続され、第1の放射器の接続部分21の一方の端部は、第1の放射器の低周波部分22と高周波部分23との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板1の信号供給端部11に電気的に接続されており、
第2の放射器3は、接地部分31、低周波部分32、および高周波部分33を含み、第2の放射器の低周波部分32は、第2の放射器の高周波部分33に接続され、第2の放射器の接地部分31の一方の端部は、第2の放射器の低周波部分32と高周波部分33との間のジョイントに接続され、他方の端部は、プリント回路基板1の第1の接地端部12に電気的に接続されている。
図23に示すように、3つ、すなわち、第1の放射器2、第2の放射器3、およびプリント回路基板1は、共にマルチモードブロードバンドアンテナモジュールを形成する。ワイヤレス端末の通信信号は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールを介して送信および受信される。
ワイヤレス端末が信号を送信するとき、通信信号は、プリント回路基板1上に配置され無線周波数回路およびベースバンド回路によって形成された通信モジュールによって処理され、高周波電流に変換されるが、高周波電流は、プリント回路基板1上の信号供給端部11を介してアンテナモジュールに入り、次いで、電磁波の形態で放射される。
ワイヤレス端末が信号を受信するとき、ワイヤレス端末の外部空間からの電磁波信号は、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールによって受信され、高周波電流に変換され、プリント回路基板1の信号供給端部11を介して、プリント回路基板1上に配置された通信モジュールに入る。通信モジュールは、通信を正常に行うことができるように、主として無線周波数回路およびベースバンド回路によって形成される。
第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成するために、第1の放射器の低周波部分22と第2の放射器の低周波部分32との間に第1の所定の距離が存在し、第1の放射器の高周波部分23と第2の放射器の高周波部分33との間に第2の所定の距離が存在し、第1の所定の距離と第2の所定の距離のどちらも、実状に応じて設計および調整される必要があり、この2つは、同じでもよいし、異なってもよいことに留意されたい。
従来技術では、アンテナモジュールは、通常、プリント回路基板1および第1の放射器2のみを含む。アンテナモジュールがプリント回路基板1および第1の放射器2のみを含む場合、アンテナモジュールの動作周波数バンドは、アンテナモジュールの第1の放射器の高周波部分23、低周波部分22、および接続部分21の電気的長さによって決定される。具体的には、アンテナモジュールの高周波部分23の電気的長さと接続部分21の電気的長さとの和が、アンテナモジュールの高周波共振波長の1/4となる。同様に、アンテナモジュールの低周波部分22の電気的長さと接続部分21の電気的長さとの和が、アンテナモジュールの低周波共振波長の1/4となる。この場合、アンテナモジュールは、高周波共振波長に対応する共振周波数および低周波共振波長に対応する共振周波数の周りでのみ動作することができる。この場合、明らかに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作バンド幅は、比較的小さい。
具体的には、図2に示すように、第1の放射器の低周波部分22の電気的長さは、a+bとなり、接続部分の電気的長さはf+cとなり、その結果、第1の放射器2の低周波共振波長は、4×[(a+b)+(f+c)]となる。同様に、第1の放射器の高周波部分23の電気的長さは、d+eとなり、その結果、第1の放射器2の高周波共振波長は、4×[(d+e)+(f+c)]となる。
本発明の実施形態におけるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板1および第1の放射器2に加えて、第2の放射器3をさらに含み、第1の放射器の低周波部分22は、第2の放射器の低周波部分32に近く、第1の放射器の高周波部分23は、第2の放射器の高周波部分33に近い。第2の放射器の低周波部分32が第1の放射器の低周波部分22に近いので、第1の放射器の低周波部分22上に低周波信号が存在するとき、第1の放射器の低周波部分22および第2の放射器の低周波部分32は、高次モードをもたらすように容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させ、動作周波数レンジを拡大させる。
同様に、第2の放射器の高周波部分33が第1の放射器の高周波部分23に近いので、第1の放射器の高周波部分23上に高周波信号が存在するとき、第1の放射器の高周波部分23および第2の放射器の高周波部分33は、高次モードをもたらすように容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドを拡大させ、動作周波数レンジを拡大させる。
マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作原理は、第1の放射器2と第2の放射器3との間の容量性結合効果に基づいてアンテナモジュールの動作バンド幅が拡大されるという原理なので、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さは、特定のアーキテクチャおよびワイヤレス端末の厚さ要件に応じて設計および調整することができるが、マルチモード条件を満たす動作周波数でマルチモードブロードバンドアンテナモジュールが動作することができるように、関係する技術者が、第1の放射器2の構成部分と第2の放射器3の構成部分との間の距離を厳密に調整する必要があることに留意されたい。
概して、ワイヤレス端末がマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さに関する厳密な要件を有するとき、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの放射指標を満たすという前提のもとで、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの全厚は、約4〜5ミリメートルに制御することができ、その結果、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールが配置されたワイヤレス端末の厚さを低減させることができ、最終的に、ワイヤレス端末の厚さは、1センチメートル未満となり、ワイヤレス端末が軽量で薄型になるという傾向に適合する。
さらに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数バンドは、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの第1の放射器2の厚さまたは第2の放射器3の厚さをランダムに設定することができるように、第1の放射器2の長さおよび第2の放射器3の長さ、または第1の放射器2と第2の放射器3との間の距離を調整することによってのみ調整することができ、製造プロセスにおける第1の放射器2または第2の放射器3の材料使用量を低減させるために、第1の放射器2の厚さまたは第2の放射器3の厚さをできる限り低減させることができる。同様に、第1の放射器2または第2の放射器3の材料使用量をさらに低減させるために、第1の放射器2の幅および第2の放射器3の幅もランダムに設定することができる。
ユーザが電話をかけるためにモバイルフォンなどのワイヤレス端末を使用するとき、ユーザの頭がワイヤレス端末のアンテナモジュールに近いので、ワイヤレス端末の送受信性能は低減され、その結果、ワイヤレス端末全体の放射に関する送受信性能は低減される。ワイヤレス端末を研究および開発するプロセスにおいて、研究および開発に関わる技術者は、ワイヤレス端末の送受信性能に対する人間の頭の影響を定量的に測定し、ワイヤレス端末の送受信性能に対する人間の頭の影響を低減させるように、すなわち、人体とアンテナモジュールとの間の電磁結合を低減させるようにワイヤレス端末を最適に設計する。
それに加えて、ユーザがモバイルフォンなどのワイヤレス端末を使用するとき、ユーザは、常に、ワイヤレス端末を保持する手を替え、ユーザがワイヤレス端末を保持するために左手を使用する際のワイヤレス端末の送受信性能に対する左手の影響は、ユーザがワイヤレス端末を保持するために右手を使用する際のワイヤレス端末の送受信性能に対する右手の影響と異なる可能性がある。ワイヤレス端末の送受信性能が大いに影響を受けるとき、ワイヤレス端末の通信能力は低減される可能性があり、ワイヤレス端末に関するユーザのユーザエクスペリエンスは低減される。
本発明の実施形態において、信号供給端部は、ユーザがワイヤレス端末を保持するために左手を使用するか、または右手を使用するかにかかわらず、ワイヤレス端末の信号送受信能力があまり影響を受けないように、プリント回路基板の端部の中間位置に設定することができ、ユーザのユーザエクスペリエンスは、より十分になり、すなわち、ワイヤレス端末は、より十分な頭・手擬似効果を有する。
通常、本発明の実施形態において提供されるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールが占める空間領域は、長さが60ミリメートル、幅が10ミリメートル、高さが5ミリメートルとなる。空間領域の長さは、プリント回路基板1上に配置されたマルチモードブロードバンドアンテナモジュールの側面の長さに等しく、プリント回路基板1の他の側面の長さは、約100ミリメートルとなる。
さらに、ワイヤレス端末内のマルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、複数の特定の構造を有する。詳細については、実施形態2における説明が参照され、ここで再び説明しない。
本発明の実施形態における技術的解決策は、プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を含むマルチモードブロードバンドアンテナモジュールがワイヤレス端末のケース本体内に配置されたワイヤレス端末を提供する。マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作原理は、高次モードをもたらすように第1の放射器と第2の放射器との間に容量性結合効果を形成し、それにより、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの動作周波数を拡大させるという原理であり、さらに、マルチモードブロードバンドアンテナモジュールの厚さは、モバイルフォンなどのワイヤレス端末の薄型構造の要件を満たすために、比較的小さい。
上記の説明は、本発明の特定の実施形態にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明で開示された技術的範囲内で当業者が容易に想起する任意の変形形態または代替形態はすべて、本発明の保護範囲内にあるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
1 プリント回路基板
2 第1の放射器
3 第2の放射器
4 インダクタ
5 第3の放射器
11 信号供給端部
12 第1の接地端部
13 第2の接地端部
21 接続部分
22 第1の放射器の低周波部分
23 第1の放射器の高周波部分
31 接地部分
32 第2の放射器の低周波部分
33 第2の放射器の高周波部分

Claims (10)

  1. プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を備えるマルチモードブロードバンドアンテナモジュールであって、
    前記第1の放射器は、接続部分、第1の部分、および第2の部分を含み、前記第1の放射器の前記第1の部分は、前記第1の放射器の前記第2の部分に接続され、前記第1の放射器の前記接続部分の一方の端部は、前記第1の放射器の前記第1の部分と前記第2の部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、前記プリント回路基板の信号供給端部に電気的に接続されており、
    前記第2の放射器は、接地部分、第1の部分、および第2の部分を含み、前記第2の放射器の前記第1の部分は、前記第2の放射器の前記第2の部分に接続され、前記第2の放射器の前記接地部分の一方の端部は、前記第2の放射器の前記第1の部分と前記第2の部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、前記プリント回路基板の第1の接地端部に電気的に接続されており、
    前記第1の放射器と前記第2の放射器との間に容量性結合効果を形成するために、前記第1の放射器の前記第1の部分と前記第2の放射器の前記第1の部分との間に第1の所定の距離が存在し、前記第1の放射器の前記第2の部分と前記第2の放射器の前記第2の部分との間に第2の所定の距離が存在し、
    前記第1の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、この2つの間の前記ジョイントの両側に対称に分布し、前記第1の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、共に、平面T字形プレート構造を形成し、
    前記第2の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、この2つの間の前記ジョイントの両側に対称に分布し、前記第2の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、各々、ストリップ構造またはプレート構造を有し、前記ストリップ構造または前記プレート構造は、この2つの間の前記ジョイントからある距離にわたって延び、前記第1の放射器の方向に向かって屈曲しており、
    前記第2の放射器の前記第1の部分の屈曲部によって形成された開口部は、前記第2の放射器の前記第2の部分の屈曲部によって形成された開口部と向かい合い、
    前記第1の放射器と同じ平面に配置された前記第2の放射器の前記第1の部分の構成部分が、前記第1の放射器に向かって屈曲している一方の端部であり、前記第1の放射器と同じ平面に配置された前記第2の放射器の前記第2の部分の構成部分が、前記第1の放射器に向かって屈曲している一方の端部である、マルチモードブロードバンドアンテナモジュール。
  2. 前記第2の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分の少なくとも1つの構成部分は、前記第1の放射器と同じ平面に配置され、
    前記第1の放射器と同じ平面に配置された前記第2の放射器の前記第1の部分の前記構成部分と、前記第2の放射器の前記第1の部分の別の構成部分との間に、90度の角度が存在する、請求項1に記載のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール。
  3. 少なくとも1つの屈曲部を有するストリップ構造または直線ストリップ構造を有する第3の放射器をさらに備え、前記第3の放射器の一方の端部は、前記プリント回路基板の第2の接地端部に接続されている、請求項1または2に記載のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール。
  4. 前記第2の放射器の前記接地部分は、インダクタを介して前記プリント回路基板の前記第1の接地端部に電気的に接続されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール。
  5. 前記第1の放射器の前記接続部分は、平板構造またはストリップ構造を有し、前記第2の放射器の前記接地部分は、平板構造またはストリップ構造を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のマルチモードブロードバンドアンテナモジュール。
  6. マルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびケース本体を含むワイヤレス端末であって、前記マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、前記ケース本体内に配置され、前記マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、プリント回路基板、第1の放射器、および第2の放射器を含み、
    前記第1の放射器は、接続部分、第1の部分、および第2の部分を含み、前記第1の放射器の前記第1の部分は、前記第1の放射器の前記第2の部分に接続され、前記第1の放射器の前記接続部分の一方の端部は、前記第1の放射器の前記第1の部分と前記第2の部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、前記プリント回路基板の信号供給端部に電気的に接続されており、
    前記第2の放射器は、接地部分、第1の部分、および第2の部分を含み、前記第2の放射器の前記第1の部分は、前記第2の放射器の前記第2の部分に接続され、前記第2の放射器の前記接地部分の一方の端部は、前記第2の放射器の前記第1の部分と前記第2の部分との間のジョイントに接続され、他方の端部は、前記プリント回路基板の第1の接地端部に電気的に接続されており、
    前記第1の放射器と前記第2の放射器との間に容量性結合効果を形成するために、前記第1の放射器の前記第1の部分と前記第2の放射器の前記第1の部分との間に第1の所定の距離が存在し、前記第1の放射器の前記第2の部分と前記第2の放射器の前記第2の部分との間に第2の所定の距離が存在し、
    前記第1の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、この2つの間の前記ジョイントの両側に対称に分布し、前記第1の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、共に、平面T字形プレート構造を形成し、
    前記第2の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、この2つの間の前記ジョイントの両側に対称に分布し、前記第2の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分は、各々、ストリップ構造またはプレート構造を有し、前記ストリップ構造または前記プレート構造は、この2つの間の前記ジョイントからある距離にわたって延び、前記第1の放射器の方向に向かって屈曲しており、
    前記第2の放射器の前記第1の部分の屈曲部によって形成された開口部は、前記第2の放射器の前記第2の部分の屈曲部によって形成された開口部と向かい合い、
    前記第1の放射器と同じ平面に配置された前記第2の放射器の前記第1の部分の構成部分が、前記第1の放射器に向かって屈曲している一方の端部であり、前記第1の放射器と同じ平面に配置された前記第2の放射器の前記第2の部分の構成部分が、前記第1の放射器に向かって屈曲している一方の端部である、ワイヤレス端末。
  7. 前記第2の放射器の前記第1の部分および前記第2の部分の少なくとも1つの構成部分は、前記第1の放射器と同じ平面に配置され、
    前記第1の放射器と同じ平面に配置された前記第2の放射器の前記第1の部分の前記構成部分と、前記第2の放射器の前記第1の部分の別の構成部分との間に、90度の角度が存在する、請求項6に記載のワイヤレス端末。
  8. 前記マルチモードブロードバンドアンテナモジュールは、屈曲ストリップ構造または直線ストリップ構造を有する第3の放射器をさらに備え、前記第3の放射器の一方の端部は、前記プリント回路基板の第2の接地端部に接続されている、請求項6または7に記載のワイヤレス端末。
  9. 前記第2の放射器の前記接地部分は、インダクタを介して前記プリント回路基板の前記第1の接地端部に電気的に接続されている、請求項6から8のいずれか一項に記載のワイヤレス端末。
  10. 前記第1の放射器の前記接続部分は、平板構造またはストリップ構造を有し、前記第2の放射器の前記接地部分は、平板構造またはストリップ構造を有する、請求項6から9のいずれか一項に記載のワイヤレス端末。
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