JP7058595B2

JP7058595B2 - 通信装置

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Publication number: JP7058595B2
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Publication date: 2022-04-22
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Description

本発明は、通信技術の分野に関し、特に通信装置に関する。

全方向アンテナは、既存の移動体通信装置において一般に使用されているタイプのアンテナであり、全方向アンテナは、既存のネットワークに広く適用される。近年、移動体通信は、高次変調、ブロードバンド、及び多入力多出力技術（ＭＩＭＯ）に向かって発展している。多入力多出力技術（ＭＩＭＯ）は、極めて重要な開発方向である。多入力多出力技術では、送信端及び受信端が複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを使用し、その結果、信号は、送信端及び受信端の複数のアンテナを使用することによって送信される。したがって、多入力多出力技術は、システム容量を指数関数的に増大し、スペクトルリソースを増大することなしにスペクトル効率を改善することができる。ＭＩＭＯ技術では、特にアンテナを一体化した移動体通信装置にとって、アンテナ技術が非常に重要である。以下の要件、すなわちアンテナ小型化、ブロードバンド化（定在波ブロードバンド化及びパターンブロードバンド化）、複数のアンテナ間の分離、及び複数のアンテナ間の相関は、アンテナ設計に非常に大きな挑戦課題を提示する。

アンテナ間の分離及びアンテナ間の相関は、高いＭＩＭＯゲインを得るための非常に重要な指標である。アンテナ間のより低い相関は、より高いＭＩＭＯゲインが得られうることを示す。アンテナ間の分離は、アンテナ間の低い相関を得るための重要な指標である。しかし、小型化要件のため、所定のサイズを有するモジュールにおいてアンテナ間の最大分離を得ることは、非常に大きな挑戦課題である。

さらに、複数のアンテナ間の電力バランスもまた、極めて重要な側面である。多入力多出力技術では、複数の経路間の極端に大きな電力差は、通常、ＭＩＭＯゲインを損なう。複数のアンテナのパターン間の小さなトラッキング差が、電力バランスを達成するために必要とされ、全方向アンテナについては、これは良好な真円度（又は非真円度）指標が達成されることを必要とすることを意味する。複数のアンテナを一体化した既存の無線トランシーバモジュールでは、モジュール小型化の目的で、ＰＩＦＡタイプ又はＰＩＬＡタイプのアンテナ素子が通常選択される。ＰＩＦＡ又はＰＩＬＡのパターンについては、通常、ＳＩＳＯをサポートする独立の全方向アンテナとして真円度を達成することは困難である。これは、複数のアンテナのパターン間の大きなトラッキング差をもたらし、ある程度、ＭＩＭＯ性能に影響を及ぼす。

モノポールアンテナ又はより広い帯域幅を有するディスコーンアンテナなど既存の一般的な全方向アンテナでは、アンテナの給電点及びラジエータは、通常、グランドの中央位置に配置され、アンテナのラジエータは、グランドの法線方向と平行である。構造の点でのこの完璧な回転対称は、均一なカバレージの効果を達成するように、アンテナのパターンの非常に小さな水平変動を確保する。

既存の構造はすべて、対称構造に基づいて設計される。マルチアンテナアレイが対称構造に基づいて設計されたアンテナ素子を使用することによって設計されるとき、アンテナ放射構造の対称性は維持されるが、グランドの対称性は満足され得ない。この非対称性は、通常、キャリア面のカレントの非対称性を引き起こし、さらにパターン歪みをもたらす。設計の一部は、ナローバンドレンジにおいて比較的良好に維持されうるが、比較的広い帯域幅を達成することは非常に困難である。

さらに、従来技術における全方向アンテナ素子がキャリアに一体化された後、アンテナのパターンは、キャリアの形状変化に対して極めて敏感である。例えば、キャリアが比較的薄い（例えば０．０１λ、ここでλは、アンテナの最小動作周波数に対応する波長である）とき、アンテナのパターンの真円度は、±２．５ｄＢになりうる。しかし、無線トランシーバモジュールは回路基板、ヒートシンク、及びシールドカバーなど複数の部品を含むので、アンテナを一体化した無線トランシーバモジュールの厚さは、通常、０．０１λより大きい。したがって、従来技術におけるアンテナ素子がそのようなモジュールに一体化されるとき、アンテナのパターンの真円度は、著しく劣化しうる。

キャリアのコーナーに位置するアンテナのパターンは、アンテナ周りのグランドの対称性の劣化のため、不十分な真円度性能を有する。図１に示されているように、図１は、パッチ－スロット－ピン（ＰＳＰ）構造を有し、方形角柱キャリアの表面にマウントされるブロードバンドアンテナの典型的な水平面パターンである。図１から、異なる程度のくぼみが図の影の領域内に存在し、パターンが不十分な真円度性能を有することが理解されうる。

本発明は、通信装置のアンテナの真円度性能を改善し、さらにアンテナ信号カバレージ効果を高めるような通信装置を提供する。

第１の態様によれば、通信装置が提供され、通信装置は、金属キャリアであって、金属キャリアはマウント面を有し、少なくとも１つのマウント領域がマウント面に画定される、金属キャリアと、
各マウント領域内に配置されるアンテナ素子であって、アンテナ素子は放射構造及び放射構造に接続された給電構造を含み、給電構造はマウント面に締結され、給電構造がマウント面に接続される点がは給電点である、アンテナ素子と、を含み、
マウント領域は、マウント面が、マウント領域においてアンテナ素子の給電点に中心が置かれ、かつ、その半径が特定の半径を超えない円と、交差する領域であり、
マウント領域のうちのいずれかの境界線がマウント面の境界線を含むとき、マウント領域におけるアンテナ素子の給電点から、マウント領域の境界線までの距離は、特定の距離以下であり、及び／又はマウント領域の境界線がマウント面の頂点を含むとき、マウント領域におけるアンテナ素子の給電点から頂点までの距離が、特定の距離以下である。

第１の態様に関し、第１の可能な実装形態では、特定の距離は、０．１２λ_lであり、特定の半径は、０．２５λ_lであり、λ_lは、アンテナ素子の最小動作周波数に対応する波長である。

第１の態様又は第１の態様の第１の可能な実装形態に関し、第２の可能な実装形態では、アンテナ素子の高さは、０．２５λ_l以下である。

第１の態様、第１の態様の第１の可能な実装形態、又は第１の態様の第２の可能な実装形態のいずれか１つに関し、第３の可能な実装形態では、頂点は、面取りの構造を有し、給電点から頂点までの距離は、給電点から、面取りの２つの境界線の延長線の交点と給電点との間の接続線が面取りと交差する点までの距離である。

第１の態様、第１の態様の第１の可能な実装形態、第１の態様の第２の可能な実装形態、又は第１の態様の第３の可能な実装形態のいずれか１つに関し、第４の可能な実装形態では、金属キャリアは、アンテナ素子のグランド、無線装置の金属ハウジング、又は無線装置の回路基板又はヒートシンクである。

第１の態様、第１の態様の第１の可能な実装形態、第１の態様の第２の可能な実装形態、第１の態様の第３の可能な実装形態、又は第１の態様の第４の可能な実装形態のいずれか１つに関し、第５の可能な実装形態では、給電構造は、給電プローブである。

第１の態様の第５の可能な実装形態に関し、第６の可能な実装形態では、給電プローブは、円柱構造であるか、又は
給電プローブは、給電点から放射構造への方向において、その幅が徐々に増大する導電体シートである。

第１の態様、第１の態様の第１の可能な実装形態、第１の態様の第２の可能な実装形態、第１の態様の第３の可能な実装形態、第１の態様の第４の可能な実装形態、第１の態様の第５の可能な実装形態、又は第１の態様の第６の可能な実装形態のいずれか１つに関し、第１の態様の第７の可能な実装形態では、放射構造は、少なくとも１つの放射パッチを含む。

第１の態様の第７の可能な実装形態に関し、第８の可能な実装形態では、放射構造は、１つの放射パッチを含み、放射パッチは、能動放射パッチである。

第１の態様の第７の可能な実装形態に関し、第９の可能な実装形態では、放射構造は、２つの放射パッチを含み、２つの放射パッチは、それぞれ受動放射パッチ及び能動放射パッチであり、能動放射パッチは給電プローブに接続され、受動放射パッチはグランドケーブルに接続され、任意選択で、能動放射パッチ及び受動放射パッチは、少なくとも１つのキャパシタンス信号又はインダクタンス信号を使用することによって接続される。

第１の態様の第９の可能な実装形態に関し、第１０の可能な実装形態では、放射構造は、誘電体プレート又はプラスチック支持物をさらに含み、受動放射パッチ及び能動放射パッチは、誘電体プレート又はプラスチック支持物に配置されるか、又は、誘電体プレート又はプラスチック支持物は、平坦なプレート又は段付きプレートであり、誘電体プレート又はプラスチック支持物が段付きプレートであるとき、受動放射パッチ及び能動放射パッチは、それぞれ異なる段の表面に配置される。

第１の態様の第１０の可能な実装形態に関し、第１１の可能な実装形態では、誘電体プレート又はプラスチック支持物、能動放射パッチ、及び受動放射パッチは、集積プリント回路基板構造である。

第１の態様において提供される通信装置によれば、金属キャリアは、ジョイント設計のためのアンテナ本体の一部とみなされる。アンテナ素子は、金属キャリアの特定のコーナー位置に配置される。アンテナ素子の給電点位置は、比較的良好なアンテナ真円度性能を得て、アンテナ信号カバレージ効果を高めるように設計される。

従来技術における、ＰＳＰ構造を有し、方形角柱キャリアの表面にマウントされるブロードバンドアンテナの典型的な水平面パターンの図である。本発明の実施形態によるアンテナの概略構造図である。直方体キャリアの１つの面のエッジ及びコーナーの異なる給電位置におけるアンテナ真円度の等高線図である。本発明の実施形態による放射構造によって占有された領域の底面の概略図である。本発明の実施形態による放射構造によって占有された領域の底面の概略図である。本発明の実施形態による放射構造によって占有された領域の底面の概略図である。本発明の実施形態による放射構造によって占有された領域の底面の概略図である。本発明の実施形態による放射構造によって占有された領域の底面の概略図である。本発明の実施形態による放射構造によって占有された領域の底面の概略図である。本発明の実施形態によるアンテナと従来技術におけるアンテナとの間の真円度比較の図である。本発明の実施形態１によるアンテナの概略３次元図である。本発明の実施形態１によるアンテナの上面図である。本発明の実施形態によるアンテナの側面図である。本発明の実施形態によるアンテナの真円度図である。本発明の実施形態２によるアンテナの上面図である。本発明の実施形態２によるアンテナの側面図である。本発明の実施形態２によるアンテナの真円度図である。本発明の実施形態３によるアンテナの３次元図である。本発明の実施形態３によるアンテナの上面図である。本発明の実施形態３によるアンテナの構造パラメータの概略図である。本発明の実施形態３によるアンテナの側面図である。本発明の実施形態３によるアンテナの真円度図である。

（符号の説明）
１：金属キャリア、１１：マウント面、２：アンテナ素子
２１：放射構造、２１１：能動放射パッチ、２１２：受動放射パッチ
２１３：誘電体プレート又はプラスチック支持物、２２：給電構造、及び２３：グランドケーブル

以下は、添付の図面に関連して、本発明の特定の実施形態を詳細に説明する。本明細書に記載の特定の実装形態は、本発明を説明するために使用されるにすぎず、本発明を限定することは意図されていないことが理解されるべきである。

図２及び図６に示されているように、図２及び図６は、本発明の実施形態において提供される異なる構造を有する通信装置の構造を示す。

本発明の実施形態は、通信装置を提供する。通信装置は、金属キャリア１であって、その金属キャリア１はマウント面１１を有し、少なくとも１つのマウント領域がマウント面に画定される、金属キャリア１と、
各マウント領域内に配置されたアンテナ素子２とを含み、各アンテナ素子２は、放射構造２１と、放射構造２１に接続された給電構造２２とを含み、給電構造２２は、マウント面１１に締結され、給電構造２２がマウント面１１に接続される点が、給電点であり、
マウント領域は、マウント面が、マウント領域内のアンテナ素子の給電点で中心合わせされその半径が特定の半径を超えない円と交差する領域であり、
マウント領域のうちのいずれかの境界線がマウント面１１の境界線を含むとき、マウント領域内のアンテナ素子２の給電点からマウント領域の境界線までの距離が、特定の距離以下であり、及び／又は、、マウント領域の境界線がマウント面の頂点を含むとき、マウント領域におけるアンテナ素子の給電点から頂点までの距離が、特定の距離以下である。

前述の実施形態では、金属キャリア１は、ジョイント設計のためのアンテナ本体の一部とみなされる。アンテナ素子２は、金属キャリア１の特定のコーナー位置に配置される。アンテナ素子２の給電位置は、比較的良好なアンテナ真円度性能を得て、アンテナ信号カバレージ効果を高めるように設計される。

任意選択で、アンテナ素子は、ねじ又は接着剤を使用することによって金属キャリアに締結される。特定のマウント法又は締結法については、従来技術を参照されたい。本明細書では、限定は課されない。

具体的には、金属キャリアに一体化される、電子的に小型のアンテナ（電子的に小型のアンテナは、通常、その最大サイズが波長の０．２５倍未満であるアンテナをいう）の大部分のエネルギーは、キャリアによって放射される。アンテナは、カプラとみなされうるし、その機能は、電磁エネルギーをキャリアにカップリングしており、その結果、電磁エネルギーは、キャリアによって放射される。従来の考え方では、アンテナのパターンの対称性を確保するために、アンテナのグランド構造（又はキャリア構造）は、対称構造として設計され、アンテナは、対称中心に置かれる。

研究から、アンテナのキャリアは、通常、いくつかの固定された特性モードを有し、これらの特性モードは、理論的には直交性であり、アンテナの全体的なパターンは、これらの特性モードの線形結合に分解されてよいことが見いだされうる。アンテナが異なる位置に置かれているとき、異なる特性モードの組合せが励振され、異なるパターンがさらに得られる。本発明では、この原理に基づいて、アンテナは、キャリアのエッジ及び／又はコーナー位置において励振し、比較的良好な真円度を得るようにパターン真円度が計算される。金属キャリアにマウントされた電気的に小型のアンテナについては、エネルギーは、アンテナ本体及びキャリアによって放射される。場合によっては、キャリア放射は、総放射エネルギーの８０％を占める。したがって、単にアンテナが励振されるのではない。場合によっては、アンテナは、エネルギーをキャリアにカップリングするカプラとして理解され、その結果、エネルギーは、キャリアによって放射される。

例えば、図３は、直方体キャリアの１つの面の異なる頂点Ａ０周りの異なるアンテナ励振位置におけるパターン真円度の（等高線地図と同様の）勾配マップである。最適な真円度を有する領域（図内で４、５及び６としてマークされている）は、頂点Ａ０から特定の距離内に存在することが図３から明らかに理解されうる。本発明において提供されるアンテナは、前述の原理に基づいて設計される。キャリアのコーナーのアンテナ素子の配置位置が得られ、アンテナは、前述の配置法においてキャリアの頂点位置に配置され、その結果、キャリアの頂点位置のアンテナ素子は、比較的良好な真円度性能を有する。さらに、複数のアンテナ素子がキャリアに配置されるとき、アンテナ素子間の距離は増大し、これは、アンテナ素子間の高い分離をもたらす。

さらに、アンテナの給電点がコーナーに置かれるとき、アンテナの放射インピーダンスの実部が増大し、これは、アンテナ小型化にとって極めて有益である。この方法を使用することによって設計されたアンテナのサイズは、通常、従来技術における同じ帯域幅を有するアンテナのサイズより小さい。したがって、より多くのアンテナが同じ領域内に置かれるとき、アンテナ間の距離がより長くなり、アンテナ間の分離が効果的改善されうる。

本発明のこの実施形態において提供されるアンテナの理解を容易にするために、以下は、特定の実施形態についてアンテナの構造を詳細に説明する。

具体的には、この実施形態において提供される通信装置は、屋内のリモート無線ユニットＲＲＵ（ｒｅｍｏｔｅｒａｄｉｏｕｎｉｔ）、基地局、又はアンテナを備える別の通信装置など、無線周波数モジュールであってよい。任意選択で、通信装置では、アンテナ及び別のモジュールは一体化される。一体化は、カバーを共用することを含む。

この実施形態では、説明のための例として、モノポールアンテナが使用される。最初に、この実施形態において提供されるアンテナにおけるいくつかの距離については、給電点からマウント面１１の頂点又はエッジ（マウント面の境界線）までの距離は、Ｒ_Cとして示され、給電点を中心として描かれる円の半径は、Ｒ_ANTとして示され、アンテナ素子の高さは、Ｈとして示される。

この実施形態では、特定の実施形態として、金属キャリアは、直角柱キャリアであってよく、直角柱キャリアは、サイド面に対して直交する上面を有する円柱構造である。

さらに、各アンテナ素子が特に配置されるとき、アンテナ素子は、グランドケーブルを有してよく、又はグランドケーブルを有していなくてよい。この実施形態では、グランドケーブルを有するアンテナ素子が説明のための例として使用される。

アンテナ素子２が特に配置されるとき、以下の条件が満たされることがある。すなわち、任意の放射構造２１によって占有された領域の底面の境界線がマウント面１１の境界線を含むとき、給電点からマウント領域の境界線までの距離は、特定の距離以下であり、及び／又は底面の境界線がマウント面１１の頂点を含むとき、給電点から頂点までの距離は、特定の距離以下である。さらに、特定の配置では、アンテナの高さは、放射構造２１からマウント面１１までの垂直距離である。任意選択で、放射構造２１が特に配置されるとき、アンテナの高さは、特定の応用シナリオにおける設定された高さ以下である。一例では、特定の距離は、０．１２λ_lであり、特定の半径は、０．２５λ_lであり、設定された高さは、０．２５λ_lであり、λ_lは、アンテナの最小動作周波数に対応する波長である。この方法で、アンテナについて最適な真円度値が得られる。

この実施形態では、異なる構造が金属キャリア１及びアンテナのために選択されてよい。金属キャリア１は、アンテナのグランド、無線装置の金属ハウジング、回路基板、無線装置のシールドカバー又はヒートシンク、又は別の構造であってよい。金属キャリア１は、多角柱及び円柱など異なる形状であってよい。金属キャリア１の１つの面は、アンテナのマウント面１１である。マウント面１１は、多角形及び円など異なる形状であってよい。金属キャリア１が多角柱又は円柱であるとき、マウント面１１は、それに対応して金属キャリア１の端面である。さらに、金属キャリア１が多角柱であるとき、マウント面１１の頂点は、面取りの構造を有し、面取りは、周角構造又は傾斜角構造である。この場合、給電点から頂点までの距離Ｒ_Cは、給電点から、面取りの２つの境界線の延長線の交点と給電点との間の接続線が面取りと交差する点の位置までの距離である。

Ｒ_Cの理解を容易にするために、図４ａから図４ｆを参照されたい。図４ａから図４ｆは、放射構造２１によって占有された領域の底面（マウント領域）の形状、及びマウント面１１が異なる形状であるときの特定の距離Ｒ_Cを示す。最初に図４ａを参照すると、マウント面１１は多角形であり、頂点はＡ_iであり、２つのサイドはそれぞれＡ_i-1Ａ_i及びＡ_iＡ_i+1であり、給電点はＦである。この場合、距離Ｒ_Cは、ＦＡ_iの長さであり、マウント領域は、

である。図４ｂに示されているように、マウント面１１は円であり、Ｆは給電点であり、Ｒ_Cは、給電点からマウント面１１の境界線の円弧までの最小距離であり、マウント領域は

である。図４ｃに示されているように、マウント面１１は多角形であり、Ｆは給電点であり、Ｒ_Cは、給電点からマウント面１１の境界線ＢＣまでの垂直距離であり、垂線の足がＡ_iであり、マウント領域は

である。
アンテナが直線エッジに置かれているとき、φ（φはマウント面１１のコーナーの内角の角度である）は、１８０°に等しく、これは特別な場合である。図４ｄに示されているように、φが１８０°に等しいこの特別な場合は、アンテナ素子２がエッジに置かれる場合と等価である。図４ｅに示されているように、図４ｅに示されている頂点は、丸面取りを有する。具体的には、マウント面１１は多角形であり、頂点はＡ_iであり、２つのサイドはそれぞれＡ_i-1Ａ_i及びＡ_iＡ_i+1であり、頂点Ａ_iは、２つのサイドの延長線の交点であり、給電点はＦである。この場合、距離Ｒ_Cは、ＦからＦＡ_i と

との交点までの長さであり、マウント領域は、

である。図４ｆに示されているように、図４ｆに示されている頂点は、斜角面取りを有する。具体的には、マウント面１１は多角形であり、頂点はＡ_iであり、２つのサイドはそれぞれＡ_i-1Ａ_i及びＡ_iＡ_i+1であり、頂点Ａ_iは、２つのサイドの延長線の交点であり、給電点はＦである。この場合、距離Ｒ_Cは、ＦからＦＡ_i と

との交点までの長さであり、マウント領域は、

である。

この実施形態において提供されるアンテナ素子２は、放射構造２１、給電構造２２、及びグランドケーブル２３を含む。給電構造２２は、給電プローブであってよい。特定の配置では、給電プローブは、異なる形状で設計されてよい。任意選択で、給電プローブは、円柱構造であり、又は給電プローブは、給電点から放射構造２１への方向で、その幅が徐々に増大する導電体シートである。実際の生産では、給電プローブは、異なる要件に従って前述の形状で設計されてよい。前述の２つの構造は特定の構造の例であり、給電プローブの構造を限定しないことが理解されるべきである。給電プローブは、要件に従って、その要件を満たす任意の他の構造形状で設計されてよい。

図６及び図１３を参照すると、放射構造２１は、少なくとも１つの放射パッチを含んでもよい。放射構造２１が１つの放射パッチを含むとき、放射パッチは、能動放射パッチ２１１である。複数の放射パッチが使用されるとき、放射パッチは、能動放射パッチ２１１及び受動放射パッチ２１２であってよい（能動放射パッチ２１１及び受動放射パッチ２１２は、互いに構造的に区別される構造であり、能動放射パッチは、無線周波数送信ラインに直接構造的に接続された部分であり、受動放射パッチ２１２は、能動放射パッチ２１１から構造的に、ある距離だけ離間され、かつ無線周波数送信ラインに直接接続されない部分である）。例えば、放射構造２１は２つの放射パッチを含み、２つの放射パッチは、それぞれ受動放射パッチ２１２及び能動放射パッチ２１１であり、能動放射パッチ２１１は給電プローブに接続され、受動放射パッチ２１２はグランドケーブル２３に接続される。任意選択で、能動放射パッチ２１１及び受動放射パッチ２１２は、少なくとも１つのキャパシタンス信号又はインダクタンス信号を使用することによって接続される。複数の放射パッチが使用されるとき、放射構造２１は、誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３をさらに含んでもよく、受動放射パッチ２１２及び能動放射パッチ２１１は、その誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３に配置される。したがって、放射構造２１について一体型構造が形成される。特定の設計では、誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３は、平坦なプレート又は段付きプレートであってよい。誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３が段付きプレートであるとき、受動放射パッチ２１２及び能動放射パッチ２１１は、それぞれ異なる段表面に配置される。さらに、放射パッチ及び誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３は、スプリットタイプ又は一体型タイプとなるように設計されてよい。スプリットタイプが使用されるとき、誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３は、プラスチックプレートであってよい。一体型タイプが使用されるとき、誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３、能動放射パッチ２１１、及び受動放射パッチ２１２は、集積プリント回路基板構造である。これは、放射構造２１の設計及び生産を容易にする。前述の能動放射パッチは、また、段付き形状で設計されてもよく、詳細は本明細書に記載されないことが理解されるべきである。

さらに、特定の設計では、放射パッチは、異なる形状、例えば多角形形状又は扇形状であってよい。放射パッチが多角形形状であるとき、放射パッチは、矩形形状、五角形形状、又は異なる形状であってよい。

この実施形態では、任意選択で、アンテナに使用される放射構造２１は、給電点について非対称構造である。アンテナがマウント面１１のコーナーに配置されるとき、Ｒ_Cは、要件を満たすことができる。具体的には、要件は、Ｒ_Cが特定の距離より小さいことであり、特定の距離は、０．１２λ_lであり、λ_lは、アンテナの最小動作周波数に対応する波長である。アンテナの給電点がコーナーに近接する位置に置かれているとき、アンテナは、良好な真円度性能を維持することができる。給電点から頂点までの距離Ｒ_Cが０．１２λ_l未満であるとき、アンテナの真円度は最適である。図５に示されているように、図５は、この実施形態において提供されるアンテナの真円度値と従来技術のアンテナのものとの間の比較を示す。水平座標は、ＧＨｚの単位での周波数を示し、垂直座標は、ｄＢの単位での真円度を示す。図５から、この実施形態において提供されるアンテナの真円度値は、従来技術のアンテナのものよりはるかに良好であることが理解されうる。任意選択で、アンテナに使用される放射構造２１は、給電点について対称構造であってよく、詳細は本明細書に記載されない。

以下は、特定の添付の図面に関して、本発明の実施形態において提供されるアンテナの構造を詳細に説明する。以下の特定の実施形態では、給電点からマウント面の頂点又は境界線までの距離Ｒｃの異なる値が、エミュレーションのために与えられており、アンテナ素子のマウント工程の間に使用される特定の構造パラメータが与えられる。構造パラメータは、実際の状況に従って設計されてよい。以下の実施形態は、特定のアンテナの特定の構造を例として使用することによるエミュレーション説明にすぎない。

実施形態１
図６から図９を参照すると、図６は、この実施形態において提供されるアンテナの概略３次元図であり、図７は、この実施形態において提供されるアンテナの上面図であり、図８は、この実施形態において提供されるアンテナの側面図であり、図９は、この実施形態において提供されるアンテナの真円度図である。

図６に示されているように、本発明のこの実施形態におけるアンテナは、１つの直方体金属キャリア１と、前述の原理に従って設計される１つのアンテナ素子２とを含む。アンテナ素子２は、金属キャリア１の金属面にマウントされ、金属面は、マウント面１１である。金属キャリア１は、異なる形状、例えば多角柱又は円柱の構造であってよい。この実施形態では、金属キャリア１は直方体であり、アンテナ素子２は、給電プローブ、能動放射パッチ２１１、及び１つ又は複数のグランドケーブル２３を含み、能動放射パッチ２１１は、任意の形状である。能動放射パッチ２１１及び金属面（マウント面１１）は、グランドケーブル２３を使用することによって接続される。

放射パッチが方形形状であるとき、アンテナのサイズを調整することによって、動作周波数帯域において、良好な整合及び良好なパターンが得られることがある。

表１、図７及び図８に示されているように、表１は、実施形態１における重要な構造パラメータを一覧する（λ_lは、最小動作周波数に対応する波長である）。

図９を参照すると、図９は、表１内の構造パラメータに従って配置され、表２内の周波数で動作するアンテナ素子のパターン真円度を示す。

表２は、以下の通りである。

実施形態２
図１０から図１２を参照すると、図１０は、この実施形態において提供されるアンテナの上面図であり、図１１は、この実施形態において提供されるアンテナの側面図であり、図１２は、この実施形態において提供されるアンテナの真円度図である。

まず図１０及び図１１を参照すると、この実施形態におけるアンテナは、１つの直方体金属キャリア１と、前述の原理に従って設計される１つのアンテナ素子２とを含む。アンテナ素子２は、金属キャリア１の金属面にマウントされる。さらに、金属キャリア１は直方体であり、アンテナ素子２は、給電プローブと、能動放射パッチ２１１と、１つ又は複数のグランドケーブル２３とを含む。能動放射パッチは任意の形状であり、例えば、パッチは、この実施形態では扇形状で設計される。

パッチが円形形状であるとき、アンテナのサイズを調整することによって、動作周波数帯域において、良好な整合及び良好なパターンが得られることがある。

表３を参照すると、表３は、実施形態２における重要な構造パラメータを一覧する（λ_lは、最小動作周波数に対応する波長である）。

表３は、以下の通りである。

図１２を参照すると、図１２は、表３内の構造パラメータに従って配置され、表４内の電力で動作するアンテナ素子２のパターン真円度を示す。

表４は、以下の通りである。

実施形態３
図１３から図１７を参照すると、図１３は、この実施形態において提供されるアンテナの３次元図であり、図１４は、この実施形態において提供されるアンテナの上面図であり、図１５は、この実施形態において提供されるアンテナの構造パラメータの概略図であり、図１６は、この実施形態において提供されるアンテナの側面図であり、図１７は、この実施形態において提供されるアンテナの真円度図である。

図１３に示されているように、この実施形態におけるアンテナは、１つの直方体金属キャリア１と、前述の原理に従って設計される１つのアンテナ素子２とを含む。アンテナ素子２は、金属キャリア１の金属面にマウントされる。さらに、金属キャリア１は直方体であり、アンテナ素子２は、給電プローブと、１つの能動放射パッチ２１１と、１つの受動放射パッチ２１２とを含む。さらに、受動放射パッチ２１２及びグランドプレーンは、１つ又は複数のグランドケーブル２３を使用することによって接続される。放射パッチは、任意の形状、例えば方形形状又は扇形状である。この実施形態では、例として、扇形状が使用される。

さらに、能動放射パッチ２１１及び受動放射パッチ２１２は、プラスチックプレートを使用することによって支持され、又は能動放射パッチ２１１、受動放射パッチ２１２、及び誘電体プレート又はプラスチック支持物２１３は、１つのマイクロストリップ板を使用することによって製造される。

４５％を超える定在波帯域幅（ＶＳＷＲ＜２．５、ここでＶＳＷＲ＜２．５は、定在波帯域幅を計算するための方法であり、ＶＳＷＲ＜２．５である条件を満たす帯域幅を示す）が、アンテナの構造パラメータを調整することによって達成されることがある。さらに、アンテナのパターン真円度は、その帯域幅において良好な性能を維持する。

具体的には、図１５、図１６及び表５を参照すると、表５は、図１５に示されている構造パラメータの特定の値を列挙する。表５は、以下の通りである。

さらに、図におけるＦ及びＳは、それぞれ給電点Ｆ（Ｆｅｅｄｉｎｇ）及びグランドポイントＳ（Ｓｈｏｒｔｉｎｇ）を示す。

図１７及び表６を参照すると、図１７は、この実施形態において提供されるアンテナの真円度図であり、アンテナは、表５内の構造パラメータに従って配置され、表６内の周波数で動作する。表６は、以下の通りである。

実施形態１、実施形態２、及び実施形態３における詳細な説明から、実施形態において提供されるアンテナでは、キャリアのコーナーに配置されるアンテナ素子の給電点位置がアレンジされ、その結果、キャリアの頂点位置に位置するアンテナ素子が、比較的良好な真円度性能を有することが学習されうる。さらに、複数のアンテナ素子がキャリアに配置されるとき、アンテナ素子間の高い分離を達成するように、アンテナ素子間の距離が増大する。

明らかに、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなしに、本発明に対して様々な修正及び変形をなすことができる。本発明は、これらの修正及び変形を、これらが以下の特許請求の範囲及びそれらの均等技術によって定義される保護の範囲内に入ることを条件に包含することが意図されている。

Claims

金属キャリアであって、前記金属キャリアはマウント面を有し、少なくとも１つのマウント領域が前記マウント面に画定される、金属キャリアと、
各マウント領域内に配置されるアンテナ素子であって、前記アンテナ素子は放射構造及び前記放射構造に接続される給電構造を含み、前記給電構造は前記マウント面に締結され、前記給電構造が前記マウント面に接続される点は給電点である、アンテナ素子と、を含み、
前記マウント領域は、前記マウント面と、前記マウント領域において前記アンテナ素子の前記給電点を中心とし、特定の半径で描かれる円と、が重なる領域であり、
前記マウント領域の境界線が前記マウント面の境界線を含むとき、前記マウント領域における前記アンテナ素子の前記給電点から、前記マウント領域の前記境界線までの距離は、特定の距離以下でありかつ０ではなく、及び／又は前記マウント領域の境界線が前記マウント面の頂点を含むとき、前記マウント領域における前記アンテナ素子の前記給電点から前記頂点までの距離は特定の距離以下でありかつ０ではなく、前記特定の距離は、０．１２λ_lであり、前記特定の半径は、０．２５λ_lであり、λ_lは、前記アンテナ素子の最小動作周波数に対応する波長であり、前記頂点は面取り構造を有し、前記給電点から前記頂点までの距離は、前記給電点から、前記面取りの２つの境界線の延長線の交点と前記給電点との間の接続線が前記面取りと交差する位置までの距離であり、
アンテナは、前記金属キャリアのエッジ及び／又はコーナー位置において励振される通信装置。
前記アンテナ素子の高さは、０．２５λ_lより大きくない、請求項１に記載の通信装置。
前記金属キャリアは、前記アンテナ素子のグランド、無線装置の金属ハウジング、又は、無線装置の回路基板又はヒートシンクである、請求項１または２に記載の通信装置。
前記給電構造は、給電プローブである、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信装置。
前記給電プローブは、円柱構造であるか、又は
前記給電プローブは、前記給電点から前記放射構造への方向において、その幅が徐々に増大する導電体シートである、請求項４に記載の通信装置。
前記放射構造は、少なくとも１つの放射パッチを含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の通信装置。
前記放射構造は、１つの放射パッチを含み、前記放射パッチは、能動放射パッチである、請求項６に記載の通信装置。
前記放射構造は、２つの放射パッチを含み、前記２つの放射パッチは、それぞれ受動放射パッチ及び能動放射パッチであり、前記能動放射パッチは、給電プローブに接続され、前記受動放射パッチは、グランドケーブルに接続される、請求項６に記載の通信装置。
前記能動放射パッチ及び前記受動放射パッチは、少なくとも１つのキャパシタンス信号又はインダクタンス信号を用いて接続される、
請求項８に記載の通信装置。
前記放射構造は、誘電体プレート又はプラスチック支持物をさらに含み、前記受動放射パッチ及び前記能動放射パッチは、前記誘電体プレート又はプラスチック支持物に配置されるか、或いは、前記誘電体プレート又はプラスチック支持物、前記能動放射パッチ、及び前記受動放射パッチは、集積プリント回路基板構造である、請求項８又は９に記載の通信装置。
前記誘電体プレート又はプラスチック支持物は、平坦なプレート又は段付きプレートであり、前記誘電体プレート又はプラスチック支持物が段付きプレートであるとき、前記受動放射パッチ及び前記能動放射パッチは、それぞれ異なる段の表面に配置される、請求項１０に記載の通信装置。