JP6192767B2 - デュアルバンドアンテナ及びアンテナシステム - Google Patents

Description

本発明は、デュアルバンドアンテナ及びアンテナシステムに関し、より具体的には、干渉を低減可能なデュアルバンドアンテナ及びアンテナシステムに関する。

無線通信技術が発展するにつれて、無線ネットワークに対する需要が高まっている。次世代では、伝送速度を高めるためにＭＵ−ＭＩＭＯ（multi-user multiple input multiple output）技術を活用するＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格が、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）における通信機器のために業界により幅広く採用されている。

８０２．１１ａｃ規格に基づく無線装置の動作周波数は主に５ＧＨｚである。しかしながら、高周波数動作によって高散乱効果がもたらされ、それによって無線装置の伝送距離が短くなってしまう。高いデータレート及び長い伝送距離の両方を得るために、無線ルーター、無線ベースステーション、無線アクセスポイント等のＷＬＡＮにおける無線装置は、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚの両方で動作し得る。別の視点として、無線装置は通常複数のアンテナを備える。それらのアンテナのうちの一部は２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚの両方で動作し得る一方、それらのアンテナのうちの他の一部は５ＧＨｚで動作し得る。アンテナの配置空間が限られていることから、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚの両方で動作するアンテナは、５ＧＨｚで動作するアンテナによる干渉を受け易い。そのため、先行技術を改善する必要がある。

従って、本発明は、先行技術の欠点を改善するために、干渉を低減可能なデュアルバンドアンテナ及びアンテナシステムを提供することを主な目的とする。

本発明の一実施形態は、デュアルバンドアンテナを開示する。当該デュアルバンドアンテナは、第１の面と平行であるとともに、第１の周波数帯で動作する第１の放射素子であって、該第１の放射素子は第１の端部及び第２の端部を含み、該第１の端部と該第２の端部とは中央部を通じて連結されている、第１の放射素子と、第２の面と平行であるとともに、第２の周波数帯で動作し、前記第１の端部、前記第２の端部及び前記中央部の第１の側に隣接する第２の放射素子とを含み、前記第１の面は前記第２の面に垂直である。

本発明の一実施形態は、アンテナシステムをさらに開示する。当該アンテナシステムは、少なくとも１つのデュアルバンドアンテナであって、第１の面と平行であるとともに、第１の周波数帯で動作する第１の放射素子であって、該第１の放射素子は第１の端部及び第２の端部を含み、該第１の端部と該第２の端部とは中央部を通じて連結されている、第１の放射素子、及び第２の面と平行であるとともに、第２の周波数帯で動作し、前記第１の端部、前記第２の端部及び前記中央部の第１の側に隣接する第２の放射素子を含み、前記第１の面は前記第２の面に垂直である、少なくとも１つのデュアルバンドアンテナと、前記少なくとも１つのデュアルバンドアンテナに連結された無線周波数（ＲＦ）処理モジュールとを含む。

様々な図面に図示する下記の好ましい実施形態の詳細な説明を読み終えた後、本発明の上記の目的及び他の目的が当業者に間違いなく明らかになる。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係るデュアルバンドアンテナの概略等角図である。 図１Ｂは、図１Ａのデュアルバンドアンテナの概略上面図である。 図１Ｃは、図１Ａのデュアルバンドアンテナの概略側面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るアンテナシステムの概略図である。

図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の一実施形態に係るデュアルバンドアンテナ１０の概略等角図、概略上面図及び概略側面図をそれぞれ示す。説明を目的として、図１Ａ〜図１Ｃには、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸で標示した座標システムが含まれている。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、デュアルバンドアンテナ１０は、第１の放射素子１００、第２の放射素子１０２、接地素子（grounding element）１０６、整合素子（matching element）１０８、短絡素子（shorting element）１１０及び連結素子（connecting element）１１２を含む。ＸＹ面（請求項に記載の第１の面に対応）と平行な第１の放射素子１００は第１の周波数帯で動作する。第１の放射素子１００は対称構造を有する。具体的には、第１の放射素子１００は、二重のひし形（double-diamond）状であり得る。即ち、第１の放射素子１００はひし形状の放射部を２つ含み、２つのひし形状の放射部はそれらの頂点を通じて互いに連結されている。第１の放射素子１００は、端部ｓｄ＿１、ｓｄ＿２及び中央部ｃｔを有する。端部ｓｄ＿１、ｓｄ＿２は、第１の放射素子１００の中央部ｃｔを通じて連結されている。第２の放射素子１０２はＴ字状であり得る。ＹＺ面（請求項に記載の第２の面に対応）に平行な第２の放射素子１０２は第２の周波数帯で動作する。デュアルバンドアンテナ１０は、第２の放射素子１０２の底部にある給電点（fed-in point）１０４を通じて給電され得る。第２の放射素子１０２は、端部ｓｄ＿１、ｓｄ＿２の間でそれらに隣接して配置されている。さらに、第２の放射素子１０２は、中央部ｃｔの第１の側ｓ１にも隣接している。接地素子１０６及び整合素子１０８の双方はＸＹ面に平行である。接地素子１０６及び整合素子１０８の間には間隙ＧＰが存在する。短絡素子１１０及び連結素子１１２の双方はＹＺ面に平行である。短絡素子１１０は、第１の放射素子１００の中央部ｃｔの第２の側ｓ２と接地素子１０６とを連結するように構成されている。連結素子１１２は、第１の放射素子１００の中央部ｃｔの第１の側ｓ１と整合素子１０８とを連結するように構成されている。第２の放射素子１０２は整合素子１０８に連結されている。

とりわけ、デュアルバンドアンテナ１０は、ＹＺ面に平行な偏波方向を主に生成し得る。具体的には、第１の放射素子１００の対称構造により、ＸＹ面に平行な第１の放射素子１００により放射される電磁エネルギーは抑制され、偏波方向がＹＺ面に平行な第２の放射素子１０２により放射される電磁エネルギーに殆ど影響を与えない。一実施形態では、デュアルバンドアンテナ１０は、垂直偏波アンテナであり得る。第１の放射素子１００は水平偏波方向に電磁エネルギーを放射するが、第１の放射素子１００によって放射される電磁エネルギーの水平成分は、第１の放射素子１００の対称構造によって抑制され得る。そのため、デュアルバンドアンテナ１０によって放射される電磁エネルギーの垂直成分は、電磁エネルギーの水平成分よりも大きくなり得る。

それに加えて、デュアルバンドアンテナ１０はアンテナシステムに適用され得る。例えば、図２は本発明の一実施形態に係るアンテナシステム２０の概略図である。アンテナシステム２０は、例えばＷＬＡＮシステムに基づく無線装置内に配置され得る。アンテナシステム２０は無線周波数（ＲＦ）処理モジュール２００及びデュアルバンドアンテナ１０を含む。ＲＦ処理モジュール２００はデュアルバンドアンテナ１０に連結されるとともに、デュアルバンドアンテナ１０によって送受信されるＲＦ信号を処理するように構成されている。

とりわけ、前で説明した実施形態は、本発明の概念を説明するために利用されている。当業者であれば変更及び修正を加え得るため、前で説明した実施形態に限定されない。例えば、デュアルバンドアンテナ１０の給電点１０４の位置は第２の放射素子１０２の底部に限定されない。給電点１０４は、限定されないが整合素子１０８にあってもよい。それに加えて、第１の放射素子の形状は２重のひし形に限定されない。第１の放射素子が対称構造を有するとともに、中央部に連結された２つの端部を有し、第２の放射素子が第１の放射素子の２つの端部及び中央部に隣接してさえいれば本発明の要件は満たされる。それに加えて、第１の放射素子のサイズを大きくしてもよいし小さくしてもよい。それに加えて、第２の放射素子の形状はＴ字状に限定されず、円形、三角形、台形等の他の種類の形状であってもよい。第１の放射素子が第２の放射素子に対して垂直であれさえすれば、本発明の要件は満たされる。それに加えて、本発明のアンテナシステムは１つのデュアルバンドアンテナを含むことに限定されない。アンテナシステムは複数のデュアルバンドアンテナを含んでもよいし、シングルバンドアンテナ又はマルチバンドアンテナを含んでもよく、そのような構成も本発明の範囲に含まれる。

要約すると、本発明のデュアルバンドアンテナは、２つの異なる偏波方向でデュアルバンド動作を実現できるように、第１の周波数帯で無線信号を送信するのに対称構造を有する第１の放射素子を用い、第２の周波数帯で無線信号を送信するのに第１の放射素子に垂直な第２の放射素子を用いる。

当業者であれば、本発明の教示を維持しながら多くの変更及び改良が装置及び方法に加えられ得ることに容易に気付く。従って、上記の開示は、添付の請求項の範囲によってのみ限定されると解釈すべきである。

１０ デュアルバンドアンテナ
２０ アンテナシステム
１００ 第１の放射素子
１０２ 第２の放射素子
１０４ 給電点
１０６ 接地素子
１０８ 整合素子
１１０ 短絡素子
１１２ 連結素子
２００ ＲＦ処理モジュール
ｓ１ 第１の側
ｓ２ 第２の側
ｓｄ＿１ 第１の端部
ｓｄ＿２ 第２の端部
ｃｔ 中央部
ＧＰ 間隙

Claims (14)

1. デュアルバンドアンテナであって、
   第１の面と平行であるとともに、第１の周波数帯で動作する第１の放射素子であって、該第１の放射素子は、第１の端部を有する第１の放射部及び第２の端部を有する第２の放射部を含み、該第１の放射部及び該第２の放射部はそれぞれ実質的にひし形状であるとともに、中央部を通じて連結されて対称構造を形成する、第１の放射素子と、
   第２の面と平行であるとともに、第２の周波数帯で動作し、前記第１の端部、前記第２の端部及び前記中央部の第１の側に隣接する第２の放射素子と、
   を含み、
   前記第１の面は前記第２の面に垂直であり、
   前記第１の端部及び前記第２の端部は前記中央部に隣接するとともに前記第２の面に対して傾斜している、デュアルバンドアンテナ。
2. 前記第１の面と平行な接地素子と、
   前記接地素子と前記中央部の第２の側との間に連結された短絡素子と、
   をさらに含む、請求項１に記載のデュアルバンドアンテナ。
3. 前記短絡素子は前記第２の面と平行である、請求項２に記載のデュアルバンドアンテナ。
4. 前記第１の面と平行な整合素子と、
   前記整合素子と前記中央部の第１の側との間に連結された連結素子と、
   をさらに含む、請求項１に記載のデュアルバンドアンテナ。
5. 前記連結素子は前記第２の面と平行である、請求項４に記載のデュアルバンドアンテナ。
6. 前記第２の放射素子は実質的にＴ字状である、請求項１に記載のデュアルバンドアンテナ。
7. 前記第１の放射素子は実質的に二重のひし形状である、請求項１に記載のデュアルバンドアンテナ。
8. アンテナシステムであって、当該アンテナシステムは、
   少なくとも１つのデュアルバンドアンテナであって、
   第１の面と平行であるとともに、第１の周波数帯で動作する第１の放射素子であって、該第１の放射素子は、第１の端部を有する第１の放射部及び第２の端部を有する第２の放射部を含み、該第１の放射部及び該第２の放射部はそれぞれ実質的に菱形状であるとともに、中央部を通じて連結されて対称構造を形成する、第１の放射素子、及び
   第２の面と平行であるとともに、第２の周波数帯で動作し、前記第１の端部、前記第２の端部及び前記中央部の第１の側に隣接する第２の放射素子を含み、
   前記第１の面は前記第２の面に垂直であり、前記第１の端部及び前記第２の端部は前記中央部に隣接するとともに前記第２の面に対して傾斜している、少なくとも１つのデュアルバンドアンテナと、
   前記少なくとも１つのデュアルバンドアンテナに連結された無線周波数（ＲＦ）処理モジュールと、
   を含むアンテナシステム。
9. 前記第１の面と平行な接地素子と、
   前記接地素子と前記中央部の第２の側との間に連結された短絡素子と、
   をさらに含む、請求項８に記載のアンテナシステム。
10. 前記短絡素子は前記第２の面と平行である、請求項９に記載のアンテナシステム。
11. 前記第１の面と平行な整合素子と、
    前記整合素子と前記中央部の第１の側との間に連結された連結素子と、
    をさらに含む、請求項９に記載のアンテナシステム。
12. 前記連結素子は前記第２の面と平行である、請求項１１に記載のアンテナシステム。
13. 前記第２の放射素子は実質的にＴ字状である、請求項８に記載のアンテナシステム。
14. 前記第１の放射素子は実質的に二重のひし形状である、請求項８に記載のアンテナシステム。

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