JP7025843B2 - アンテナおよび当該アンテナを含むアンテナモジュール - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、韓国特許庁に２０１６年２月２９日に出願された韓国特許出願第１０－２０１６－００２４５６０号の優先権の利益を主張するものであり、その開示内容を本明細書中に組み込むものである。

１．発明の技術分野
本発明の１つ以上の実施態様は、アンテナおよび当該アンテナを含むアンテナモジュールに関する。

２．関連技術の説明
アンテナは、導体を用いて形成される部品であって、電波を別の場所に送信したり、または電波を当該場所から受信したりして、無線通信を行うものであり、様々な製品、例えば、無線電信、無線電話、無線、テレビ等に利用されている。アンテナモジュールは、基板および当該基板上に取り付けられる１以上のアンテナを含む。一般的には、アンテナは製品の目的および形状に適した特定の形態で製造される。

韓国特許登録第１０－０７９４７８８号は、アンテナモジュールの一例として、多重入力多重出力（multiple input multiple output）（ＭＩＭＯ）アンテナを開示する。当該アンテナモジュールはＭＩＭＯアンテナに関するものであり、多重周波数バンド（multi-frequency band）で動作し、かつ小型化された寸法を有するように設計されている。

最近、無線モバイル通信技術を用いた高品質のマルチメディアサービスへの要求は、大容量のデータをより速く、より小さいエラー確率で送信するための次世代無線送信技術への要求を加速させている。このため、ＭＩＭＯアンテナが提案されている。ＭＩＭＯアンテナは、特定の構造において複数のアンテナデバイスを配置することによりＭＩＭＯ動作を行う。ＭＩＭＯアンテナは、複数のアンテナデバイスの放射電力（radiation power）および放射パターン（radiation pattern）を融合することにより、放射パターン全体をシャープな形状で形成し、かつ電磁波をさらなる場所に送信するように構成されている。

韓国特許登録第１０－０７９４７８８号

その結果、データ送信速度を特定の範囲内で高めることができ、特定のデータ送信速度についてシステムレンジを増大させることができる。ＭＩＭＯアンテナは、モバイル通信端末、リピーター（repeater）のための、広く利用可能な次世代モバイル通信技術であり、データ通信の拡大等により危機的な状況に近接している、モバイル通信の送信容量の限界を超える次世代技術として関心を得ている。

その一方で、無線端末で利用可能な、様々な種類の無線通信サービス、例えば、グローバル・ポジショニング・システム（global positioning service）（ＧＰＳ）、ワイヤレス・フィディリティ（wireless fidelity）（ＷｉＦｉ）、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（wireless local area network）（ＷＬＡＮ）、ワイヤレス・ブロードバンド・インターネット（wireless Broadband Internet）（ＷｉＢｒｏ）、ブルートゥース（Bluetooth）等が現在、発展している。単一無線端末を用いた各無線通信サービスを使用するために、再構成可能なアンテナモジュールが必要とされている。

一般的なＭＩＭＯアンテナの場合には、複雑かつ対称的な形状の一対以上のアンテナが、放射パターンの最適化および干渉の防止（prevention of interference）、例えば、相互間の隔離（isolation）を考慮して、対称的に配置されることが必要である。

１つ以上の実施態様は、周囲環境にかかわらず、対称的な放射パターン（radiation pattern）を達成し、かつ単一の金型（a single mold）を用いて製造されるアンテナ、および当該アンテナを含むアンテナモジュールを提供する。

１つ以上の実施態様の１つの側面によれば、
単一仮想線に基づく３６０°の回転に応じて２回以上、同一形状を示すように構成されている平面ラジエーター（planar radiator）；および前記平面ラジエーターに接続するように構成されている複数の導電性脚部（conductive legs）を含むアンテナ
を提供する。前記複数の導電性脚部は、前記単一仮想線に基づく前記３６０°の回転に応じて２回以上、同一形状を示す。

前記アンテナは点対称形状で設けられている。

前記アンテナは、前記単一仮想線に基づく前記３６０°の回転に応じて３回以上、前記同一形状を示す。

前記平面ラジエーターは、外側から前記単一仮想線に向かって凹ませた複数の溝を含む。

前記複数の溝のうち、２つ以上の溝のそれぞれは、幅よりも大きい長さのスリット形状で設けられている。

前記複数の導電性脚部のうち、２つ以上の導電性脚部のそれぞれは、
前記平面ラジエーターの外縁から曲がるように構成されている垂直部；および
前記垂直部から内側に向けて曲がるように構成されている水平部
を含む。

前記平面ラジエーター、前記垂直部および前記水平部は一体的に形成されている。

１つ以上の実施態様の１つの側面によれば、
単一仮想線に基づく３６０°の回転に応じて２回以上、同一形状を示すように構成されているアンテナであって、平面ラジエーターおよび前記平面ラジエーターに接続するように構成されている複数の導電性脚部を含むアンテナ；ならびに
前記複数の導電性脚部にそれぞれ対応する複数のパッドを含む基板
を含む、アンテナモジュール
を提供する。

前記複数のパッドは、前記複数の導電性脚部のうち１つ以上の導電性脚部を通って電流を供給するように構成されている１つ以上の信号パッド（signal pads）を含む。

前記複数のパッドは、前記複数の導電性脚部のうち前記１つ以上の導電性脚部に接続するように構成されている１つ以上の接地パッド（ground pads）をさらに含む。

前記１つ以上の信号パッドは、前記複数のパッドの中央に位置付けられる第１信号パッドを含み、
前記１つ以上の接地パッドは、前記第１信号パッドに基づく第１信号パッドの両側に対称的に配置される第１接地パッドおよび第２接地パッドを含む。

前記複数のパッドは、２つの行および３つの列を含む整列で配置されている。前記１つ以上の接地パッドは、前記整列の第１行に位置付けられており、前記１つ以上の信号パッドは、前記整列の第２行に位置付けられており、前記整列の第１行の中央に位置付けられているパッドは、前記複数の導電性脚部の１つに半田付けにより固定されている固定パッド（fixing pad）である。

前記複数のパッドは、前記複数の導電性脚部のうちの１つ以上の導電性脚部に半田付けにより固定するように構成されている固定パッドをさらに含む。

幾つかの実施態様によれば、個々のアンテナは、当該個々のアンテナの対称的な形状により、対称的な放射パターンを形成してもよい。このため、複数のアンテナがアンテナモジュールに対称的に提供される場合、当該複数のアンテナは、同じ相互作用および干渉作用を有し、これにより、全体の放射パターンを容易に予見するのを可能にする。

また幾つかの実施態様によれば、個々のアンテナは対称的な形状であるため、アンテナモジュールに使用される複数のアンテナは単一の金型を用いて製造され得る。

また幾つかの実施態様によれば、アンテナモジュールの基板に設けられる信号パッド、接地パッドおよび固定パッドはスイッチされ、これにより、設計仕様に基づいて使用されてもよい。従って、複数の特性（または属性）（properties）を有するアンテナモジュールの生産性は、同じ基板の使用を可能にする。さらに、放射形状および特性（characteristic）は、電力供給脚部（power supplying leg）のために使用されるパッドに基づいて変化するので、単一アンテナモジュールは複数の目的のために使用されてもよい。

また一般的なアンテナ構造は、所定の電力供給脚部および接地脚部（ground leg）を用いた標準条件に基づいて単一共鳴周波数特性（single resonance frequency characteristic）を示す。しかしながら、幾つかの実施態様によれば、アンテナモジュールに接続される回路を様々に変形することにより、多機能共鳴周波数（multifunctional resonance frequency）を提供してもよい。その結果、複数の不特定なバンドを支持する条件下において、形状が異なる複数のアンテナを用いることに由来する不都合を克服することができる。

本開示内容における、このような側面および／または他の側面、特徴ならびに利点は、下記の添付の図面を併用して以下に説明する実施態様から、明らかになり、より容易に理解されるだろう：
図１は一実施態様に係るアンテナモジュールを示す。 図２は一実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。 図３は一実施態様に係るアンテナを示す上面図である。 図４は一実施態様に係る基板を示す。 図５は一実施態様に係るアンテナモジュールで電流が伝わる方向を示す。 図６は一実施態様に係るアンテナモジュールで放射パターンが広がる方向を示す。 図７は別の実施態様に係るアンテナモジュールで放射パターンが広がる方向を示す。 図８は一実施態様に係るアンテナのＨ－平面放射パターンを示す。 図９は一実施態様に係るアンテナのＥ－平面放射パターンを示す。 図１０は、アンテナが１×２整列で配置されている、一実施態様に係るアンテナモジュールのＨ－平面放射パターンを示す。 図１１は、アンテナが１×４整列で配置されている、一実施態様に係るアンテナモジュールのＨ－平面放射パターンを示す。 図１２Ａは一実施態様に係る第１整合回路を示す。 図１２Ｂは、一実施態様に係るアンテナモジュールのパワー・フィーダ（power feeder）への、図１２Ａの第１整合回路の適用に応じて現れる共鳴周波数特性を示すグラフである。 図１３Ａは一実施態様に係る第２整合回路を示す。 図１３Ｂは、一実施態様に係るアンテナモジュールのパワー・フィーダへの、図１３Ａの第２整合回路の適用に応じて現れる共鳴周波数特性を示すグラフである。 図１４は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。 図１５は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。 図１６は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。 図１７は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。 図１８は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。 図１９は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。 図２０は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

以下、添付の図面を参照しながら、幾つかの実施態様について詳しく説明する。図面において要素に付与されている参照番号について、同じ要素は、異なる図面で示される場合であっても、可能な限り同じ参照番号により示されていることに注意するべきである。また、実施態様の説明において、よく知られている関連構造または機能の詳細な説明は、当該説明が本開示内容の説明をあいまいにするようである場合、省略する。

さらに、本明細書中、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語は、構成部品を類型化するために用いられてもよい。このような専門用語はそれぞれ、対応する構成部品の本質、順序または順番を明確にするために使用されているのではなく、対応する構成部品を他の構成部品と単に区別するために使用されている。本明細書中、１つの構成部品が別の構成部品に「接続」、「結合」または「接合」されていることが記載されている場合、第１構成部品が第２構成部品に直接的に接続、結合または接合されていてもよいが、第３構成部品が第１構成部品と第２構成部品との間で「接続」、「結合」または「接合」されていてもよいことに注意するべきである。

一実施態様に含まれる構成部品と共通する機能を有する構成部品は、別の実施態様において同様の名称を用いて説明されている。特に別の説明がなければ、一実施態様においてなされた説明は別の実施態様に適用可能であってもよく、二重の詳細な説明は省略する。

図１は一実施態様に係るアンテナモジュールを示し、図２は一実施態様に係るアンテナを示す見取り図であり、図３は一実施態様に係るアンテナを示す上面図であり、図４は一実施態様に係る基板を示す。

図１～図４を参照すると、アンテナモジュール１はあらゆる種類の電子デバイス、例えば、モバイル・デバイス、乗り物（vehicle）、ウェアラブル・デバイス（wearable device）、インターネット・オブ・シングス（Internet of Things）（ＩｏＴ）等に適用可能であってもよい。アンテナモジュール１は１つ以上のアンテナ、例えば、第１アンテナ１１および第２アンテナ１２、ならびに１つ以上のアンテナが取り付けられる基板１５を含んでいてもよい。

１つ以上のアンテナは、対称的な形状で整列して配置される第１アンテナ１１および第２アンテナ１２を含んでいてもよい。第１アンテナ１１および第２アンテナ１２のそれぞれは、対応するアンテナの対称的な形状により、対称的な放射パターンを形成する。このため、第１アンテナ１１および第２アンテナ１２を含む複数のアンテナが単一アンテナモジュール１において対称的に配置される場合、当該複数のアンテナは同じ相互作用（mutual effect）および干渉作用（interference effect）を有してもよい。第１アンテナ１１および第２アンテナ１２は、後述するように、対称的構造に起因して、単一の同一の金型を用いて製造されてもよい。明確に説明するために、第１アンテナ１１はまた「アンテナ１１」とも呼ばれる。特記しない限り、第１アンテナ１１に関する説明は、第２アンテナ１２に適用可能であってもよい。

アンテナ１１は、単一仮想線Ｖに基づく３６０°の回転に応じて２回以上、同一形状を示す対称的な形状で設けられていてもよい。例えば、図１～図３を参照すると、アンテナ１１は、当該アンテナ１１を単一仮想線Ｖに基づいて３６０°回転すると、同一形状を２回示す対称的な形状で設けられていてもよい。例えば、アンテナ１１は点対称形状で設けられていてもよい。

アンテナ１１は平面ラジエーター１１１および当該平面ラジエーターに接続するように構成されている複数の導電性脚部を含んでもよい。

平面ラジエーター１１１は、単一仮想線Ｖに基づく３６０°の回転に応じて２回以上、同一形状を示す対称的な形状で設けられていてもよい。

複数の導電性脚部１１２は、単一仮想線Ｖに基づく３６０°の回転に応じて２回以上、同一形状を示す対称的な形状で設けられていてもよい。例えば、図１～図３を参照すると、複数の導電性脚部１１２は、当該複数の導電性脚部１１２を単一仮想線Ｖに基づいて３６０°回転すると、同一形状を２回以上示す対称的な形状で配置されていてもよい。ここで、複数の導電性脚部１１２のうち、２つ以上の導電性脚部のそれぞれは、平面ラジエーター１１１の外縁から曲がるように（屈曲するように）構成されている垂直部１１２ａ、および当該垂直部１１２ａから内側に向けて曲がるように（屈曲するように）構成されている水平部１１２ｂを含んでもよい。例えば、垂直部１１２ａおよび水平部１１２ｂは、平面材料を用いて形成されていてもよい。

その一方で、平面ラジエーター１１１、垂直部１１２ａ、および水平部１１２ｂは、単一金型（single mold）を用いて製造されてもよいし、または単一平面導体（single planar conductor）を切削し（cutting）、曲げる（屈曲させる）（bending）方法により一体的に形成されてもよい。

アンテナ１１は、プレス機構（press scheme）を用いて、アンテナ形状、スロット等のアンテナ発展形状(antenna development shape）を切削および曲げる方法により形成されてもよい。またアンテナ１１は、レーザー・ダイレクト・ストラクチャリング（laser direct structuring）（ＬＤＳ）機構、モールディッド・インターコネクト・デバイス（a molded interconnect device）（ＭＩＤ）、フレキシブル印刷回路板（flexible printed circuit board）（ＦＰＣＢ）等を用いて形成されてもよい。

アンテナ１１は、多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）アンテナ、モノポール・アンテナ（monopole antenna）、平面インバーテッドＦアンテナ（planar inverted F antenna）（ＰＩＦＡ）等として使用されてもよい。例えば、アンテナ１１に含まれる複数の導電性脚部１１２のうちの１つを電力供給脚部として使用する場合、当該アンテナ１１はモノポール・アンテナとして機能する。別の例として、アンテナ１１に含まれる複数の導電性脚部１１２のうちの１つを電力供給脚部として使用し、かつそれらのうちの別の１つを接地脚部として使用する場合、当該アンテナ１１はＰＩＦＡとして機能する。上記した２つの場合においては、アンテナ１１は対称的な構造であり、当該アンテナ１１の対称的な形状に起因して対称的な放射パターンを形成してもよい。

その一方で、一実施態様に係るアンテナ１１は、以下のように、パッチ・アンテナ（patch antenna）と区別されてもよい。パッチ・アンテナは一般的には、マイクロ－ストリップ・アンテナ（micro-strip antenna）と呼ばれ、印刷回路板（ＰＣＢ）、誘電体板、およびストリップライン（strip line）を用いて接地板に基づいて設計されている。しかしながら、一実施態様に係るアンテナ１１は、平面ラジエーター１１１の整列位置が最大の放射効果を達成するように、グランド・フィル－カット状態（ground fill-cut condition）に基づいて構成されており、このため、対称的なラジエーター種に基づいて、モノポール・アンテナまたはＰＩＦＡ等の種類を満足させることができるアンテナとして理解されてよく、マイクロ－ストリップ・アンテナとは相違している。詳しくは、パッチ・アンテナは、接地板、誘電体板、およびストリップラインに基づいて設計されているが、一般的なモノポール・アンテナ、ＰＩＦＡ等の一般的なアンテナは、５０オーム・インピーダンス条件を満足し、かつグランド・フィル－カット状態に基づくアンテナ設計および整合成分（matching component）を用いて所望の共鳴周波数バンドの形成を促進するように、設計されている。

基板（substrate）１５は、接地のための接地部（ground portion）１５１、アンテナ１１に電気的に接続するように構成されている複数のパッドＰ、当該複数のパッドＰが配置されるアンテナ・レシーバー（antenna receiver）１５３、および当該複数のパッドＰのうち１つ以上のパッドＰに電力を供給するように構成されているパワー・フィーダー１５７を含んでもよい。

接地効果を増大させるように構成されているビア－ホール（via-hole）１５２は接地部１５１に形成されてもよい。例えば、接地部１５１が３つの層を含む場合、キャパシタンス部品（capacitance component）が底部層と上部層との間に形成されてもよい。しかしながら、ビア－ホール１５２を用いて底部層と上部層を接続することにより、キャパシタンス成分が底部層と上部層との間に形成されるのを防止することができる。すなわち、ビア－ホール１５２は、望まれていないプラスチック成分を減少させるか、または別法として最小化してもよい。

複数の導電性脚部１１２に対応する複数のパッドＰはそれぞれ、アンテナ・レシーバー１５３に設けられていてもよい。例えば、図１～図４を参照すると、アンテナ１１が６つの導電性脚部１１２を含む場合、アンテナ・レシーバー１５３に６つのパッドＰが設けられていてもよい。

複数のパッドＰは、１つ以上の導電性脚部１１２を通って電流を供給するように構成されている１つ以上の信号パッド（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）を含んでもよい。信号パッド（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）はパワー・フィーダー１５７に接続され、平面ラジエーター１１１に電流を伝達する。信号パッド（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）に接続されている導電性脚部１１２は電力供給脚部と呼ばれてもよい。

複数のパッドＰは、複数の導電性脚部１１２のうち１つ以上の導電性脚部１１２に接続するように構成されている１つ以上の接地パッド（ＧＰ１、ＧＰ２）をさらに含んでもよい。接地パッド（ＧＰ１、ＧＰ２）は、接地部１５１に接続され、接地として機能してもよい。その一方で、接地パッド（ＧＰ１、ＧＰ２）に接続される導電性脚部１１２は接地コネクタと呼ばれてもよい。

複数のパッドＰは、複数の導電性脚部１１２のうちの１つ以上の導電性脚部１１２に半田付けにより固定するように構成されている固定パッドＦＰをさらに含んでもよい。固定パッドＦＰはアンテナ１１の結合をさらに確保してもよい。

図４は一例として提供されているだけのものであり、信号パッド（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）、接地パッド（ＧＰ１、ＧＰ２）および固定パッド（ＦＰ）はスイッチされ、これにより、設計仕様に基づいて使用されてもよい。信号パッド、接地パッドおよび固定パッドの部分を省略してもよく、数多くの信号パッド、数多くの接地パッドおよび数多くの固定パッドを変形してもよい。一実施態様によれば、複数の特性（または属性）を有するアンテナモジュールを、同じ基板を用いて、製造することができる。従って、アンテナモジュールの生産性を高めることができる。すなわち、放射の種類および特性（characteristic）は、パワー・フィーダー１５７に接続するように選択される信号パッドに基づいて変化するので、単一アンテナモジュールを複数の目的のために用いることができる。

例えば、１つ以上の信号パッド（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）は、複数のパッドＰの中央に位置付けられる第１信号パッドＳＰ２を含んでもよい。１つ以上の接地パッド（ＧＰ１、ＧＰ２）は、第１信号パッドＳＰ２に基づいて対称的に配置されている第１接地パッドＧＰ１および第２接地パッドＧＰ２を含んでもよい。

詳しくは、複数のパッドＰは、整列して配置されていてもよく、例えば、２つの行および３つの列を含む２×３整列で配置されていてもよい。ここで、１つ以上の接地パッド（ＧＰ１、ＧＰ２）は、前記整列の第１行に位置付けられていてもよく、１つ以上の信号パッド（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）は、前記整列の第２行に位置付けられていてもよく、前記整列の第１行の中央に位置付けられている固定パッドＦＰは、複数の導電性脚部１１２のうちの１つの単一導電性脚部１１２に半田付けにより固定されていてもよい。反対に、信号パッドは、前記整列の第１行に位置付けられていてもよく、接地パッドおよび固定パッドは、ユーザーの設計意図に基づいて、前記整列の第２行に位置付けられていてもよい。

複数のパッドＰは、受動部品（passive component）、例えば、インダクタ、キャパシタ、抵抗等を用いて、アンテナ１１に接続されてもよい。その性能は、接続の有無および適用されるべき受動部品に基づいて、様々に変化してもよい。

パワー・フィーダー１５７は、アンテナ１１の信号パッドに電流を供給してもよい。パワー・フィーダー１５７は、受動部品の接触点として利用でき、かつ相互に離れている複数の小形端子（small terminals）であって、直列部品パッド（series component pad）と呼ばれてもよい端子を含んでいてもよい。直列部品パッドは、様々なシミュレーションのために４段階整合構造（four-stage matching structure）、例えば、アンテナ－直列－分路－直列－分路（antenna-series-shut-series-shut）を含んでいてもよく、また各端子で受動部品を適切に使用することによりインピーダンス整合（impedance matching）のために設計されていてもよい。その一方で、２つの直列は相互に接続されてもよく、分路はインピーダンス整合条件に基づいて、接続されないように処理されてもよい。

例えば、パワー・フィーダー１５７は、アンテナ１１に電流を供給するように構成されているソース１５４、当該ソース１５４からアンテナ１１に電流を伝達する通路として機能するように構成されている直列部（series portion）１５６、および当該直列部１５６に接続するように構成されている分路部（shunt portion）１５５を含んでもよい。

直列部１５６は、信号パッド（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）に近接して配置されている第１直列パッド（first series pad）１５６１、およびソース１５４に近接して配置されている第２直列パッド（second series pad）１５６２を含んでもよい。第１直列パッド１５６１の一端および第２直列パッド１５６２の一端は相互に電気的に接続されていてもよい。様々な種類の受動部品は、半田付け等を用いて、第１直列パッド１５６１および第２直列パッド１５６２に接続されていてもよい。このような方法においては、電流は直列部１５６全体に流れてもよい。

分路部１５５の一端は直列部１５６に電気的に接続されていてもよく、分路部１５５の他端は接地部１５１に接続されていてもよい。設計された整合条件が満たされない場合、受動部品を分路部１５５に接続することにより、インピーダンス整合を行ってもよい。分路部１５５は、第１直列パッド１５６１の一端および第２直列パッド１５６２の一端に電気的に接続するように構成されている第１分路パッド（first shunt pad）１５５１、ならびに第２直列パッド１５６２の他端およびソース１５４の一端に電気的に接続するように構成されている第２分路パッド（second shunt pad）１５５２を含んでいてもよい。様々な受動部品は、半田付け等を用いて、第１分路パッド１５５１および／または第２分路パッド１５５２に接続されていてもよい。インピーダンス整合条件に基づいて、第１分路パッド１５５１または第２分路パッド１５５２は非接続に処理されてもよい。

分路部１５５は、インピーダンス整合のための端子として使用されてもよい。接地パッドを使用する代わりに、パワー・フィーダー１５７のみを使用する場合においては、インダクタ部品を分路部１５５に接続することにより、ＰＩＦＡアンテナにおける接地接続（ground connection）と同様の条件が提供されてもよい。上記構造物は半－ＰＩＦＡ（semi-PIFA）として理解されてもよい。

図５は一実施態様に係るアンテナモジュールで電流が伝わる方向を示す。

図５を参照すると、単一ペアを構成する第１アンテナ１１および第２アンテナ１２は、パワー・フィーダー１５７から伝わる電流の大きさおよび方向が同じであり、従来のアンテナとは相違する。従来のアンテナの場合においては、電流の大きさは当該アンテナの形状に基づいて変化する。例えば、当該アンテナの幅が相対的に広い領域で流れる電流の大きさは相対的に大きく、また当該アンテナの幅が相対的に狭い領域で流れる電流の大きさは小さい。単一ペアを構成する各アンテナで流れる電流の方向は、相互に向き合う反対方向をなす。

図６は一実施態様に係るアンテナモジュールで放射パターンが広がる方向を示し、図７は別の実施態様に係るアンテナモジュールで放射パターンが広がる方向を示す。図６および図７で示される電流の方向は、図５で示される電流の方向と相違する。放射パターンは接地ＧＮＤから広がることが知られているため、放射パターンの広がり方向（propagation direction）を図６および図７に概念的に示す。

図６および図７を参照すると、一実施態様に係るアンテナモジュール１においては、アンテナ１１の中央に位置付けられる導電性脚部１１２にパワー・フィーダー１５７が接続されているという条件に基づいて、アンテナ１１の中央に位置付けられる導電性脚部１１２の左のものまたは右のもののいずれかに地面が接続されているが、アンテナモジュール１は同じインピーダンス特性を有していてもよく、アンテナ１１は同じ性能を有するように維持されてもよい。

従って、電流の流れは、所望の放射パターンに基づいて導電性脚部１１２に接続されている地面（接地）（ground）の方向を決定することにより、アンテナ１１の左または右にスイッチされてもよい。すなわち、放射パターンの種類は、地面（接地）が接続される側を決定することにより決定される電流の流れ方向に基づいて変化してもよい。

アンテナ１１の対称的な形状に起因して、アンテナ１１は、地面（接地）が導電性脚部１１２のうちの左のものに接続されているか、または右のものに接続されているかどうかに拘わらず、インピーダンスの変化を経験せず、従来のアンテナと相違する。従って、アンテナモジュール１において同じ形状を有する単一ペアのアンテナ、例えば第１アンテナ１１および第２アンテナ１２は、対称的に配置されて使用されてよく、接地の位置は所望の放射パターンの方向に基づいて変化してもよい。すなわち、ユーザーの設計意図に基づいて、接地パッドの位置を変化させることにより、放射方向を変化させてもよい。

従来のアンテナの場合においては、パワー・フィーダーに接続される部分および地面（接地）に接続される部分は、相互に明確に区別されて決定される。従って、パワー・フィーダーおよび地面（接地）の一方の接続位置が変わると、対応するアンテナは、初期に意図された設計とは異なるインピーダンス特性を有し、アンテナ性能に変化をもたらす。このため、アンテナ性能を変化させることはほとんど不可能である。一実施態様に係るアンテナ１１は、従来のアンテナで見つかった上記した事項について、性能が優れている。

一方で、図６および図７を参照すると、アンテナモジュール１は基板１５と平面ラジエーター１１１との間で誘電体として空気を用いる。しかしながら、空気は一例として提供されているだけである。基板１５と平面ラジエーター１１１との間には、空気に加えて、プラスチック、セラミック、液体等が配置されてもよい。

図８は、一実施態様に係るアンテナのＨ－平面放射パターン（H-plane radiation pattern）を示し、図９は一実施態様に係るアンテナのＥ－平面放射パターン（E-plane radiation pattern）を示す。図１０は、アンテナが１×２整列で配置されている、一実施態様に係るアンテナモジュールのＨ－平面放射パターンを示し、図１１は、アンテナが１×４整列で配置されている、一実施態様に係るアンテナモジュールのＨ－平面放射パターンを示す。

図８および図９を参照すると、一実施態様に係るアンテナ１１は当該アンテナ１１の対称的な形状に起因して対称的な放射パターンを形成する。このことは、Ｈ－平面およびＥ－平面の両方から確かめることができる。

上記特性を利用して、同じアンテナ１１を複数列での整列となるように配置することにより、図１０および図１１に示す全方向式放射パターン（omni-directional radiation pattern）を形成してもよい。当該全方向式放射パターンを有するアンテナ１１は、指向性放射パターンを有する従来のアンテナと区別される。

図１２Ａは一実施態様に係る第１整合回路（first matching circuit）を示し、図１２Ｂは、一実施態様に係るアンテナモジュールのパワー・フィーダ（power feeder）への、図１２Ａの第１整合回路の適用に応じて現れる共鳴周波数特性を示すグラフである。図１３Ａは一実施態様に係る第２整合回路（second matching circuit）を示し、図１３Ｂは、一実施態様に係るアンテナモジュールのパワー・フィーダへの、図１３Ａの第２整合回路の適用に応じて現れる共鳴周波数特性を示すグラフである。

図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、アンテナモジュール１は、整合回路を変えることに応じて、図１２Ｂに示すようなＧＰＳ共鳴周波数特性（GPS resonance frequency characteristic）を示してもよいし、または図１３Ｂに示すようなデュアルＷｉＦｉ特性（dual WiFi characteristic）を示してもよい。アンテナモジュール１において、１．５ＧＨｚ～６ＧＨｚの周波数バンドに対応する共鳴が形成されていることは、図１２Ｂおよび図１３Ｂから確かめることができる。アンテナ特性は最小１．５ＧＨｚ～６ＧＨｚまたはそれ以上の周波数バンドの範囲内において可変（variable）であることを知見することができる。

一般的なアンテナ構造は、所定の電力供給脚部または当該所定の電力供給脚部および接地脚部を用いた標準条件に基づいて単一共鳴周波数特性を示す。しかしながら、一実施態様に係るアンテナモジュール１は、信号パッドおよび／または接地パッドを変化させることにより、または整合回路を変えることにより、多機能共鳴周波数作用（multifunctional resonance frequency function）を提供する。多機能共鳴周波数作用は、同じアンテナモジュール１を用いて補助的条件（peripheral condition）を変えることにより、２つ以上の利用可能な周波数バンドを満足させる作用を示す。図１２Ａ～図１３Ｂは、同じアンテナモジュールを用いて整合部品（matching component）を変えることにより、ＧＰＳバンドおよびデュアルＷｉＦｉバンドを満足させる例を示す。共鳴周波数インピーダンス（resonance frequency impedance）は、整合部品を変えることにより、．５ＧＨｚ～６ＧＨｚのバンドの範囲内で調節できることを知見することができる。すなわち、一実施態様に係るアンテナモジュール１においては、周波数バンドを選択することができる。従って、不特定なマルチバンドを支持する条件下において、種類が異なる複数のアンテナを用いることに由来する不都合を克服することができる。例えば、製造に費やす時間、コスト、努力等を節約することができる。

図１４は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

図１４を参照すると、別の実施態様に係るアンテナ２１は平面ラジエーター２１１および複数の導電性脚部２１２を含んでもよい。１以上の導電性脚部２１２は平面ラジエーター２１１の各エッジ（edge）に設けられてもよい。

図１５は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

図１５を参照すると、別の実施態様に係るアンテナ３１は平面ラジエーター３１１および複数の導電性脚部３１２を含んでもよい。複数の導電性脚部３１２の数は変えてもよい。

図１６は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

図１６を参照すると、別の実施態様に係るアンテナ４１は平面ラジエーター４１１および複数の導電性脚部４１２を含んでもよい。アンテナ４１は、単一仮想線Ｖに基づく３６０°の回転に応じて４回、同一形状を示してもよい。

図１７は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

図１７を参照すると、別の実施態様に係るアンテナ５１は平面ラジエーター５１１および複数の導電性脚部５１２を含んでもよい。平面ラジエーター５１１のコーナー部に面取り処理（Chamfering processing）を行ってもよい。

図１８は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

図１８を参照すると、別の実施態様に係るアンテナ６１は平面ラジエーター６１１および複数の導電性脚部６１２を含んでもよい。平面ラジエーター６１１は、当該平面ラジエーター６１１の外側から中央、すなわち図１８の仮想線Ｖに向かって凹ませた（設けられた）複数の溝６１１ａを含んでもよい。複数の溝６１１ａは、単一仮想線Ｖに基づく３６０°の回転に応じて２回以上、同一形状を示すように対称的に配置されてもよい。例えば、図１８を参照すると、複数の溝６１１ａは、単一仮想線Ｖに基づく３６０°の回転に応じて４回、同一形状を示すように対称的に配置されてもよい。複数の溝６１１ａのうち、２つ以上の溝６１１ａのそれぞれは、幅よりも大きい長さのスリット形状で設けられていてもよい。スリット形状の溝６１１ａは、アンテナ６１に流れる電流の流れを引き延ばすことにより、アンテナ６１により送信される電波の共鳴周波数を低周波数バンドに動かしてもよい。すなわち、アンテナ６１により送信される電波の周波数は、複数の溝６１１ａの長さを調節することにより、容易に調節されてもよい。

図１９は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

図１９を参照すると、別の実施態様に係るアンテナ７１は平面ラジエーター７１１および複数の導電性脚部７１２を含んでもよい。ここでアンテナ７１は、単一仮想線Ｖに基づく３６０°の回転に応じて３回、同一形状を示してもよい。

図２０は別の実施態様に係るアンテナを示す見取り図である。

図２０を参照すると、別の実施態様に係るアンテナ８１は、複数の溝８１１ａを含む平面ラジエーター８１１および複数の導電性脚部８１２を含んでもよい。

様々な実施態様によれば、アンテナ形状の相違にかかわらず、放射パターンは同様の結果を示してもよい。放射パターンの形状が完全に同じであることが示されているというよりも、例えば、図５に示すように単一ペアのアンテナに流れる電流の大きさおよび方向が同じであるなど、同じ特徴または対応する特徴が得られ、すなわちアンテナの電力供給脚部が図６および図７等に示すように中央に位置付けられていることに基づいて、接地脚部の位置を変えることにより、放射パターンの広がり方向を変えることができる。

幾つかの実施態様によれば、個々のアンテナは、当該個々のアンテナの対称的な形状により、対称的な放射パターンを形成してもよい。このため、複数のアンテナがアンテナモジュールに対して対称的に配置される場合、当該複数のアンテナは同じ相互作用および干渉作用を有し、これにより、全体の放射パターンを容易に予見するのを可能にする。また個々のアンテナは対称的な形状であるため、アンテナモジュールに使用される複数のアンテナは単一の金型を用いて製造され得る。アンテナモジュールの基板に設けられている信号パッド、接地パッドおよび固定パッドは、設計仕様に基づいて、スイッチされて使用されてもよい。従って、複数の特性（または属性）を有するアンテナモジュールの生産性は、同じ基板の使用を可能にする。さらに、放射形状および特性は、電力供給脚部のために使用されるパッドに基づいて変化するので、単一アンテナモジュールは複数の目的のために使用されてもよい。また一般的なアンテナ構造は、所定の電力供給脚部および接地脚部を用いた標準条件に基づいて単一共鳴周波数特性を示す。しかしながら、幾つかの実施態様によれば、アンテナモジュールに接続される回路を様々に変形することにより、多機能共鳴周波数を提供してもよい。その結果、複数の不特定なバンドを支持する条件下において、形状が異なる複数のアンテナを用いることに由来する不都合を克服することができる。

数多くの実施態様を上記で説明した。それにもかかわらず、このような実施態様に対して、様々な変形を行ってもよいことを理解するべきである。例えば、仮に、記載の技術を異なる順序で実施しても、かつ／または記載されている系、構造、デバイスまたは回路における構成部品を、異なる方法で組み合わせたり、かつ／または他の構成部品またはそれらの等価物で置き換えまたは補足したりしても、適切な結果が得られる。従って、他の実施も以下の請求項の範囲内である。

Claims (11)

1. 平面ラジエーター；および
   前記平面ラジエーターに接続するように構成されている３つ以上の導電性脚部、
   を含むアンテナであって、
   前記平面ラジエーターは、前記平面ラジエーターの中心を通り、前記平面ラジエーターに対して垂直に延びる単一仮想線に基づく３６０°の回転の間に２回以上、同一形状を示すように構成されており、
   前記導電性脚部は、前記平面ラジエーターの外縁に接続され、前記導電性脚部のそれぞれは前記平面ラジエーターの外縁から曲がるように構成されている垂直部；および前記垂直部から内側に向けて曲がるように構成されている水平部を含み、
   前記複数の導電性脚部は、前記単一仮想線に基づく前記３６０°の回転の間に２回以上、同一形状を示し、
   前記３つ以上の導電性脚部は、前記３つ以上の導電性脚部の一つを介して電流が供給され、別の導電性脚部が接地されるように接続されるものである、
   アンテナ。
2. 前記アンテナは点対称形状で設けられている、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記アンテナは、前記単一仮想線に基づく前記３６０°の回転の間に３回以上、前記同一形状を示す、請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記平面ラジエーターは、外側から前記単一仮想線に向かって凹ませた複数の溝を含む、請求項１に記載のアンテナ。
5. 前記複数の溝のうち、２つ以上の溝のそれぞれは、幅よりも大きい長さのスリット形状で設けられている、請求項４に記載のアンテナ。
6. 前記平面ラジエーター、前記垂直部および前記水平部は一体的に形成されている、請求項１に記載のアンテナ。
7. 単一仮想線に基づく３６０°の回転の間に２回以上、同一形状を示すように構成されているアンテナであって、平面ラジエーターおよび前記平面ラジエーターに接続するように構成されている複数の導電性脚部を含むアンテナ；ならびに
   前記複数の導電性脚部にそれぞれ対応する複数のパッドを含む基板
   を含み、
   前記導電性脚部は、前記平面ラジエーターの外縁に接続され、前記導電性脚部のそれぞれは前記平面ラジエーターの外縁から曲がるように構成されている垂直部；および前記垂直部から内側に向けて曲がるように構成されている水平部を含み、
   前記複数のパッドは、２つの行および３つの列を含む整列で配置されており、
   前記１つ以上の接地パッドは、前記整列の第１行に位置付けられており、
   前記１つ以上の信号パッドは、前記整列の第２行に位置付けられており、
   前記整列の第１行の中央に位置付けられているパッドは、前記複数の導電性脚部の１つに半田付けにより固定されている固定パッドである、
   アンテナモジュール。
8. 前記複数のパッドは、前記複数の導電性脚部のうち１つ以上の導電性脚部を通って電流を供給するように構成されている１つ以上の信号パッドを含む、請求項７に記載のアンテナモジュール。
9. 前記複数のパッドは、前記複数の導電性脚部のうち前記１つ以上の導電性脚部に接続するように構成されている１つ以上の接地パッドをさらに含む、請求項８に記載のアンテナモジュール。
10. 前記１つ以上の信号パッドは、前記複数のパッドの中央に位置付けられる第１信号パッドを含み、
    前記１つ以上の接地パッドは、前記第１信号パッドに基づく第１信号パッドの両側に対称的に配置される第１接地パッドおよび第２接地パッドを含む、請求項９に記載のアンテナモジュール。
11. 前記複数のパッドは、前記複数の導電性脚部のうちの１つ以上の導電性脚部に半田付けにより固定するように構成されている固定パッドをさらに含む、請求項８に記載のアンテナモジュール。

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