JP6608135B2

JP6608135B2 - アンテナモジュール及びこれを備えた無線通信装置

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Publication number: JP6608135B2
Application number: JP2014257213A
Authority: JP
Inventors: 耿宏劉; 彦輝林
Original assignee: 群▲マイ▼通訊股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: TW201539856A; US9728857B2; TWI630752B; CN104934694A; JP2015177541A; US20150263428A1

Description

本発明は、アンテナモジュール及びこのアンテナモジュールを備える無線通信装置に関するものである。

無線通信技術の発展に伴って、無線通信装置は益々軽薄になり、消費者の無線通信製品の外観に対する要求もさらに高まっている。この中で、金属ハウジングは、外観、強度及び放熱効果等に優れているため、現在、無線通信装置に多く使用されている。しかし、金属ハウジングは、その内部に設けられたアンテナモジュールが生成した電磁波を遮蔽して妨害し易い。故に、金属ハウジングに内蔵されたアンテナモジュールは、ブロードバンドにならず、その放射性能も好ましくない。一方、長期進化（ＬＴＥ）に伴って、アンテナの帯域幅は絶えず広くなっている。従って、如何に金属ハウジングを利用して、より広い帯域幅を有するアンテナを設計して製造するかが、本業界の技術者の課題である。

本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、金属ハウジングと組み合せて設計、使用されるアンテナモジュール及びこのアンテナモジュールを用いた無線通信装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るアンテナモジュールは、フィードイン端子と、第一放射体と、第二放射体と、接地端子と、金属シートと、を備える。フィードイン端子は、第一放射体と電気的に接続され、第一放射体は、金属シートの一方側に位置し、且つ金属シートと間隔をあけて設けられ、接地端子は、第二放射体に電気的に接続され、第二放射体は、第一放射体に隣接して位置し、且つ金属シートと電気的に接続される。

また、上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置は、基板及び基板に設けられたアンテナモジュールを備え、アンテナモジュールは、フィードイン端子と、第一放射体と、第二放射体と、接地端子と、金属シートと、を備える。フィードイン端子は、第一放射体と電気的に接続され、第一放射体は、金属シートの一方側に位置し、且つ金属シートと間隔をあけて設けられ、接地端子は、第二放射体に電気的に接続され、第二放射体は、第一放射体に隣接して位置し、且つ金属シートと電気的に接続される。

従来の技術と異なり、本発明は、アンテナモジュールの第二放射体を金属シートに連接させることによって、金属シートをアンテナモジュールの一部として使用する。また、本発明は、アンテナモジュールの第一放射体と金属シートとを互いに間隔をあけて設ける。これにより、第一放射体を流れる電流は、前記金属シートにカップリングされて、第二放射体を経由して電流の回路を形成し、且つ低周波共振モードを介して倍率効果を生成する。従って、本発明のアンテナモジュールは、多くの周波数帯域の無線信号を送受信することができ、帯域幅が広く、また、設計上の柔軟性が向上される。

本発明の実施形態に係る無線通信装置の斜視図である。図１に示した無線通信装置の一部の構造を示す斜視図である。本発明に係るアンテナモジュールの構造を示す斜視図である。図３に示したアンテナモジュールを別の視点から見た図である。図３に示したアンテナモジュールのリターンロスを示す図である。図３に示したアンテナモジュールの放射効率を示す図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係るアンテナモジュール５０は、携帯電話機及びタブレットＰＣ等の無線通信装置１００に使用されて、無線信号を送受信するために用いられる。

無線通信装置１００は、基板１０及びハウジング３０を備え、アンテナモジュール５０は、基板１０に設けられている。ハウジング３０は、基板１０を被覆して、基板１０をその内部に収容する。基板１０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）であり、その上面にはフィードイン点１４及び接地点１６が設けられている。アンテナモジュール５０は、フィードイン点１４から電流をフィードインされる。また、アンテナモジュール５０は、接地点１６によって電流回路を形成する。

図３に示すように、アンテナモジュール５０は、フィードイン端子５１、第一放射体５３、金属シート５５、第二放射体５７及び接地端子５９を備える。第一放射体５３は、金属シート５５の一方側に位置し、フィードイン端子５１に電気的に接続され、且つ金属シート５５と間隔をあけて設けられている。第二放射体５７は、第一放射体５３に隣接して位置し、且つ金属シート５５に電気的に接続されている。接地端子５９は、第二放射体５７と電気的に接続されている。

フィードイン端子５１は、基板１０の上面に垂直に連接され、且つ基板１０上に設けられたフィードイン点１４に電気的に接続されて、アンテナモジュール５０に電流をフィードインする。

第一放射体５３は、連接部５３１、結合部５３３、第一放射部５３５及び第二放射部５３７を備える。具体的には、連接部５３１の一端は、フィードイン端子５１に垂直に連接しており、連接部５３１の他端は、結合部５３３の縁に垂直に連接されており、連接部５３１の全体は、基板１０の上面に対して平行に延在している。結合部５３３は、「Ｌ」字状のシートであり、且つフィードイン端子５１に対して平行である。第一放射部５３５及び第二放射部５３７は、結合部５３３の両端にそれぞれ連接されている。第一放射部５３５は、互いに連接されている第一延伸部５３５１及び第二延伸部５３５３を含む。第一延伸部５３５１及び第二延伸部５３５３は、それぞれ「Ｌ」字状のシートである。第一延伸部５３５１の一端は、結合部５３３の一端に垂直に連接され、第二延伸部５３５３の一端は、第一延伸部５３５１の他端に垂直に連接されている。

第二放射部５３７は、それぞれ「Ｌ」字状を呈する第一放射片５３７１及び第二放射片５３７３を含む。第一放射片５３７１の幅は、第二放射片５３７３の幅より広い。第一放射片５３７１の一端は、結合部５３３の他端に垂直に連接されている。第一放射片５３７１の他端は、連接部５３１に向かって真っ直ぐ（結合部５３３に対して平行）に延伸している。第二放射片５３７３の一端は、第一放射片５３７１に垂直に連接されている。第二放射片５３７３の他端は、連接部５３１から離れる方向に向かって真っ直ぐ（結合部５３３に対して平行）に延伸している。

図４を併せて参照すると、金属シート５５は、側壁５５１及び側壁５５１の両端にそれぞれ連接された２つの端壁５５３を含む。側壁５５１と結合部５３３との間には、スロットｇ１が形成されている。結合部５３３を流れる電流は、スロットｇ１を介して金属シート５５にカップリングされる。本実施形態において、スロットｇ１の幅は、０．８ｍｍである。

第二放射体５７は、第一放射帯体５７１、屈曲部５７３、第二放射帯体５７５及び第三放射帯体５７７を含む。第一放射帯体５７１は、金属シート５５の１つの端壁５５３に垂直に連接され、且つ側壁５５１に対して平行に延伸している。屈曲部５７３は、互いに連接された複数の第一屈曲帯体５７３１及び複数の第二屈曲帯体５７３３を含む。第一屈曲帯体５７３１は、側壁５５１に対して垂直である平面内に位置し且つ第一放射帯体５７１に連接されている。第二屈曲帯体５７３３は、第一屈曲帯体５７３１に対して垂直である平面内に位置し、且つ側壁５５１に対して平行である。本実施形態において、第一屈曲帯体５７３１及び第二屈曲帯体５７３３は、それぞれ「Ｕ」字状の構造である。また、第一屈曲帯体５７３１の数量は三つであり、それぞれ互いに間隔をあけて設けられている。また、第二屈曲帯体５７３３の数量は２つであり、相隣する２つの第一屈曲帯体５７３１の間にそれぞれ連接されている。第二放射帯体５７５の一端は、屈曲部５７３の１つの第一屈曲帯体５７３１の一端に垂直に連接されており、第二放射帯体５７５の他端は、結合部５３３に対して平行に延伸した後、第一放射体５３の連接部５３１に向かって９０度折り曲げられて、「Ｌ」字状の構造を形成している。第三放射帯体５７７は、第二放射帯体５７５の末端に連接され、且つ第一放射体５３の連接部５３１に対して平行に延伸している。

接地端子５９の幅は、第三放射帯体５７７の幅と同じである。接地端子５９の一端は、第三放射帯体５７７の末端に垂直に連接されており、接地端子５９の他端は、基板１０に電気的に接続されている。接地端子５９の全体は、フィードイン端子５１と互いに平行して間隔をあけて設けられている。

図５は、基板１０のサイズが１４０×７０ｍｍ^２であり、キープアウトゾーンの面積が９．２×７０ｍｍ^２であり、σ＝０．０１Ｓ／ｍの模擬の条件下で、アンテナモジュール５０のリターンロスを示している。以下、図５に基づいて、アンテナモジュール５０の動作原理について詳細に説明する。

無線通信装置１００が動作すると、基板１０からの電流は、フィードイン点１４を介してアンテナモジュール５０のフィードイン端子５１に供給された後、結合部５３３に流れる。金属シート５５と結合部５３３とのピッチが予め設定された要求に合っているため、電流は、結合部５３３から金属シート５５までカップリングされ、且つ順次に金属シート５５及び第二放射体５７を流れた後、接地端子５９を経由して基板１０の接地点１６まで戻ってくる。これにより電流の回路が形成され、中心周波数が約８２４ＭＨｚである低周波モードが生成される。これと同時に、電流は、第一放射体５３、金属シート５５及び第二放射体５７において、１倍率及び１．５倍率の共振モードを発生して、第一高周波モード及び第二高周波モードを生成する。第一高周波モードの中心周波数は、約１８００ＭＨｚであり、第二高周波モードの中心周波数は、約２０７０ＭＨｚである。

アンテナモジュール５０は、前記低周波モードによって、７０４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数帯域で動作することができる。また、アンテナモジュール５０は、前記第一高周波モード及び前記第二高周波モードによって、１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数帯域で動作することができる。図５から分かるように、アンテナモジュール５０は、上記の多くの周波数帯域の無線信号を送受信でき且つより広い帯域幅を有する。

図６から分かるように、アンテナモジュール５０の低周波帯域（７０４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）の放射効率は、６０〜８５％の間に介在する。また、アンテナモジュール５０の高周波帯域（１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ）の放射効率は、６１〜８２％の間に介在する。従って、本発明のアンテナモジュール５０は、一般の携帯電話の要求を満たすことができる。

アンテナモジュール５０の低周波帯域を調節する必要がある場合は、第二放射体５７の第一屈曲帯体５７３１及び第二屈曲帯体５７３３の数を調節して、アンテナモジュール５０の電流経路を長くするか又は短くすることによって、アンテナモジュール５０の低周波帯域を調節する。また、アンテナモジュール５０の高周波帯域を調節する必要がある場合、第一放射体５３の長さを調節することによって、アンテナモジュール５０の高周波帯域を調節する。

以上からわかるように、本発明のアンテナモジュール５０は、第一放射体５３と金属シート５５とを互いに離して設けて、第一放射体５３の電流を金属シート５５までカップリングしてフィードインさせる。金属シート５５は、第二放射体５７を介して基板１０に電気的に接続されて接地される。これにより、本発明のアンテナモジュール５０は、３Ｄ構造を有し、帯域幅が広く、ＧＳＭ（登録商標）、ＷＣＤＭＡ（登録商標）、ＬＴＥバンド等の無線通信システムにおいて動作できる。また、本発明のアンテナモジュール５０は、第一放射体５３及び金属シート５５がカップリングされることによって、低周波帯域を実現して、ＬＴＥバンド１７及びＧＳＭ（登録商標）バンドの要求を満たす。また、本発明のアンテナモジュール５０は、第一放射体５３を利用して金属シート５５を励起して、循環共振モードを生成するため、ＷＣＤＭＡ（登録商標）のような高周波帯域の要求を満たすことができる。つまり、本発明のアンテナモジュール５０及び無線通信装置１００の低周波帯域幅は、７０４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数をカバーする。本発明のアンテナモジュール５０及び無線通信装置１００の高周波帯域幅は、１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの周波数をカバーする。従って、本発明の無線通信装置１００は、２Ｇ／３Ｇ／４Ｇの周波数帯域の要求を満たし、ユーザに優れた使用体験を提供することができる。

１００無線通信装置
１０基板
１４フィードイン点
１６接地点
３０ハウジング
５０アンテナモジュール
５１フィードイン端子
５５金属シート
５３第一放射体
５７第二放射体
５９接地端子
５３１連接部
５３３結合部
５３５第一放射部
５３７第二放射部
５３５１第一延伸部
５３５３第二延伸部
５３７１第一放射片
５３７３第二放射片
５７３１第一屈曲帯体
５７３３第二屈曲帯体
５５１側壁
５５３端壁
５７１第一放射帯体
５７３屈曲部
５７５第二放射帯体
５７７第三放射帯体
ｇ１スロット

Claims

フィードイン端子と、第一放射体と、第二放射体と、接地端子と、金属シートと、を備えるアンテナモジュールであって、
前記フィードイン端子は、前記第一放射体と電気的に接続され、前記第一放射体は、前記金属シートの一方に位置し、且つ前記金属シートと間隔をあけて設けられ、前記接地端子は、前記第二放射体に電気的に接続され、前記第二放射体は、前記第一放射体に隣接して位置し、且つ前記金属シートと電気的に接続され、
前記第一放射体は、結合部を含み、前記金属シートは、前記結合部と間隔をあけて設けられており、
前記第一放射体は、連接部、第一放射部及び第二放射部をさらに含み、前記連接部の一端は、前記フィードイン端子に垂直に連接され、前記連接部の他端は、前記結合部に垂直に連接され、前記第一放射部及び前記第二放射部は、前記結合部の両端にそれぞれ連接され、
前記金属シートは、側壁及び側壁の両端にそれぞれ連接された２つの端壁を含み、前記側壁は、前記結合部と間隔をあけて設けられ、前記第二放射体は、第一放射帯体を含み、前記第一放射帯体は、１つの前記端壁に連接されることを特徴とするアンテナモジュール。
前記第一放射部は、互いに連接された第一延伸部及び第二延伸部を含み、前記第一延伸部の一端は、前記結合部の一端に連接され、前記第二延伸部の一端は、前記第一延伸部に垂直に連接されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
前記第二放射部は、それぞれ「Ｌ」字状を呈する第一放射片及び第二放射片を含み、前記第一放射片の幅は、前記第二放射片の幅より広く、前記第一放射片の一端は、前記結合部の他端に垂直に連接され、前記第一放射片の他端は、前記連接部に向かって真っ直ぐ（前記結合部に対して平行）に延伸し、前記第二放射片の一端は、前記第一放射片に垂直に連接され、前記第二放射片の他端は、前記連接部を離れる方向に向かって真っ直ぐ（前記結合部に対して平行）に延伸することを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
前記第二放射体は、屈曲部をさらに含み、前記屈曲部は、互いに連接された複数の第一屈曲帯体及び複数の第二屈曲帯体を含み、
前記第一屈曲帯体は、前記側壁に対して垂直である平面内に位置し、且つ前記第一放射帯体に連接され、前記第二屈曲帯体は、前記第一屈曲帯体に対して垂直である平面内に位置し、且つ前記側壁に対して平行であり、
前記第一屈曲帯体及び前記第二屈曲帯体は、それぞれ「Ｕ」字状の構造であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
複数の前記第一屈曲帯体は、互いに間隔をあけて設けられ、各第二屈曲帯体は、相隣する２つの前記第一屈曲帯体の間に連接されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナモジュール。
前記第二放射体は、第二放射帯体及び第三放射帯体をさらに含み、前記第二放射帯体の一端は、前記屈曲部の１つの前記第一屈曲帯体の一端に垂直に連接され、前記第二放射帯体の他端は、前記結合部に対して平行に延伸した後、前記第一放射体の前記連接部に向かって９０度折り曲げられて、「Ｌ」字状の構造を形成し、
前記第三放射帯体は、前記第二放射帯体の末端に連接され、且つ前記第一放射体の前記連接部に対して平行に延伸することを特徴とする請求項５に記載のアンテナモジュール。
基板及び前記基板に設けられたアンテナモジュールを備える無線通信装置であって、
前記アンテナモジュールは、請求項１〜６の何れか１項に記載のアンテナモジュールであることを特徴とする無線通信装置。