JP7237161B2 - 無線装置の放射増強器、放射システム及び無線装置 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願発明は、２０１９年０１月０４日に中国国家知的財産権局に提出した、出願番号が２０１９２００１３０４６.５であり、発明名称が「無線装置の放射増強器、放射システム及び無線装置」である中国特許出願に基づき優先権を主張する。ここで、その全ての内容は、引用により本願発明に組み込まれる。
本願発明は無線通信技術分野に関し、特に無線装置の放射増強器、放射システム及び無線装置に関する。

無線装置の放射増強器は無線装置の作動性能に対して極めて重要な役割を果たしている。図１に示すように、先行技術では、当該従来の放射増強器１０′は、誘電体基板１１′と、上層導電性素子１２′と、下層導電性素子１３′と、金属化スルーホール１４′とを備え、当該金属化スルーホール１４′は、上層導電性素子１２′と下層導電性素子１３′とを電気的に接続し、誘電体基板１１′を貫通する。

このような構成の放射増強器１０′によれば、誘電体基板１１′に金属化スルーホール１４′を設置し、上層導電性素子１２′と下層導電性素子１３′との電気的に接続を確保する必要があり、加工プロセスの難度が高く、作製が複雑であり、コストが高い。

これにより、当業者にとって、構成が簡単でコンパクトであり、加工や作製しやすく、且つ放射効率を十分に確保できる放射増強器を提供することは、早急に解決すべき技術的課題である。

本願発明は、無線装置の放射増強器を提供する。当該放射増強器は、構成が簡単であり、加工や作製しやすく、放射効率を満たすとともに、コストを有効に低減する。本願発明は、当該放射増強器を適用する放射システム及び無線装置をさらに提供する。

本願発明の一実施例は、無線装置の放射増強器であって、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１側の面に設置された第１の導電性素子と、
前記誘電体基板の前記第１側の面に対向する第２側の面に設置された第２の導電性素子と、を備え、
前記第１側の面と前記第２側の面との間に、前記第１の導電性素子と前記第２の導電性素子とが非接触で電磁結合的に接続できるように構成される厚みがある放射増強器を提供する。

前記第１の導電性素子又は前記第２の導電性素子には、２つの内部接続端子が設置されてよい。

２つの前記内部接続端子は、前記第１の導電性素子又は前記第２の導電性素子の中心線に対して対称に設置されてよい。

前記第１の導電性素子と前記第２の導電性素子は、前記誘電体基板の対応する側の面を覆い、２つの前記内部接続端子は、前記第１の導電性素子又は前記第２の導電性素子の端部に設置されてよい。

一方の前記内部接続端子は、前記無線装置のＲＦモジュールを電気的に接続するために用いられ、他方の前記内部接続端子は、前記無線装置のマザーボードに固定して接続するために用いられてよい。

前記誘電体基板の前記第１側の面と前記第２側の面との間の距離は、前記無線装置の放射増強器の最低共振周波数に対応する空気誘電体中の伝搬波長の２０分の１以下でよい。

前記誘電体基板は、立方体状に設置され、前記誘電体基板の最大辺の長さは、前記無線装置の放射増強器の最低共振周波数に対応する空気誘電体中の伝搬波長の２０分の１以下でよい。

前記最低共振周波数は、６９８ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの作動周波数帯の範囲内でよい。

本願発明は、無線装置の放射システムであって、放射構造と、ＲＦモジュールと、外部端子と、を備え、前記放射構造は、上記の放射増強器を含み、前記放射増強器と前記外部端子とは、それぞれ前記ＲＦモジュールを電気的に接続する、放射システムをさらに提供する。

前記放射構造は、前記放射増強器と前記ＲＦモジュールとを電気的に接続するアースプレーン層をさらに備えてよい。

本願発明は、放射システムと、整合システムと、伝送線路とを備え、前記放射システムにおける放射構造は、上記の放射増強器を含み、前記伝送線路は、前記整合システムと前記放射システムのＲＦモジュールとを電気的に接続する、無線装置をさらに提供する。

以上から、上記の実施例に基づいて、本願発明は、無線装置の放射増強器であって、誘電体基板と、第１の導電性素子と、第２の導電性素子とを備える放射増強器を提供する。当該誘電体基板は、対向する第１側の面と第２側の面とを有し、第１の導電性素子は、第１側の面に設置され、第２の導電性素子は、第２側の面に設置された。第１側の面と第２側の面との間に、第１の導電性素子と第２の導電性素子とを電磁結合的に接続できるように構成される厚みがあり、第１の導電性素子と第２の導電性素子とは非接触であり、即ち、第１の導電性素子と第２の導電性素子とは電気的に接続しない。このように設置することによって、先行技術における誘電体基板に金属化スルーホールを開けるという複雑なプロセスを回避し、加工效率を向上させた。そして、先行技術における電気的に接続する手法と比べて、本願発明の実施例に提供された放射増強器は、第１の導電性素子と第２の導電性素子とが電磁結合され、電磁場が形成され、誘電体基板の寸法を小さくしながら、第１の導電性素子と第２の導電性素子との間の電流経路を十分に延長でき、無線装置の放射効率を確保できる。

本願発明の実施例及び従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例及び従来技術に必要な図面を簡単に説明するが、無論、以下に説明される図面は単に本願発明の実施例の一部であり、当業者であれば、創造的な働きをせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

図１は先行技術における放射増強器の構成模式図である。 図２は本願発明の実施例における放射増強器の構成模式図である。 図３は本願発明の実施例における無線装置の構成模式図である。 図４は本願発明の実施例における無線装置のアンテナのパッシブ性能－Ｓパラメータ図である。

以下、本願発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、図面を参照しながら例を挙げて本願発明の実施例をさらに詳しく説明する。勿論、説明される実施例は本願発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本願発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を必要とせずに得られる全ての他の実施例は何れも本願発明の保護範囲に該当する。

本願発明に提供された無線装置の放射増強器の構成及び原理を詳しく説明するために、以下、図面を参照しながら放射増強器を詳しく説明する。

図２及び図３に示すように、図２は本願発明の実施例における放射増強器の構成の模式図であり、図３は本願発明の実施例における無線装置の構成の模式図である。

なお、本文に記載の「第１、第２、第３、第４、第５及び第６」は、同じ部品を区別して技術案を明らかに述べるためのものであり、部品の優先度、重要性及び順番を限定するものではない、即ち本願発明の技術案を限定しない。

図２に示すように、本願発明の実施例は、無線装置の放射増強器１０であって、誘電体基板１１と、第１の導電性素子１２と、第２の導電性素子１３と、を備える、放射増強器１０を提供する。当該誘電体基板１１は、対向する第１側の面１１１と第２側の面１１２を有し、第１の導電性素子１２は、第１側の面１１１に設置され、第２の導電性素子１３は、第２側の面１１２に設置された。第１側の面１１１と第２側の面１１２との間に、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とを電磁結合的に接続できるように構成される厚みがあり、且つ、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とは非接触であり、即ち、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とは電気的に接続しない。このように設置することによって、先行技術における誘電体基板上１１に金属化スルーホールを開けるという複雑なプロセスを回避し、加工効率を向上する。

一実施例において、放射増強器１０は、対向する第３の側の面１１３と第４の側の面１１４と、及び、対向する第５の側の面１１５と第６の側の面１１６とをさらに有してよい。

誘電体基板１１は、低誘電損失材料で構成されてよく、例えば、エポキシガラス繊維板であるＦＲ４の誘電体基板などでよい。図２に示すように、本願発明の実施例において、誘電体基板１１は、中実な誘電体である。もちろん、誘電体基板１１は中実な誘電体に限らなく、中空であってもよく、誘電体基板１１にスルーホールを開けてもよい。本願発明の実施例は、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とは接触しないことを満し、且つ、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とを電磁結合的に接続できれば、誘電体基板１１の構成形状を限定しない。

図１を参照すると、無線装置をアンテナとして機能させるために、先行技術における放射増強器１０′には、上層導電性素子１２′と下層導電性素子１３′とを電気的に接続させるように、スルーホールを追加的に開ける必要があり、そして、さらにスルーホールの穴壁の面を金属化する必要があり、プロセスの難度が高く、コストが高い。一方、金属化スルーホールによって第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とを電気的に接続することと比べて、図２を参照すると、本願発明の実施例に係る放射増強器１０の誘電体基板１１は、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とを非接触させる厚みを有し、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とを電磁結合的に接続させることができるため、電磁結合によって電磁場を形成することで、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３との間の電流経路を十分に延長させ、無線装置の放射効率を確保できる。

一実施例において、第１の導電性素子１２又は第２の導電性素子１３には、２つの内部接続端子１４が設置され、即ち、２つの内部接続端子１４が同じ導電性素子に設置される。図２を参照すると、本願発明の実施例において、第２の導電性素子１３には、２つの内部接続端子１４が設置され、且つ、２つの内部接続端子１４は第２の導電性素子１３の中心線に対して対称に設置されてよい。他の実施例として、２つの内部接続端子１４は、第１の導電性素子１２に設置されてもよい。

上記内部接続端子１４は、第１の導電性素子１２又は第２の導電性素子１３と他の素子とを接続するために用いられ、例えば、内部接続端子１４はパッドでよい。

一実施例において、２つの内部接続端子１４は、第１の導電性素子１２に設置されてもよく、この場合、上記２つの内部接続端子１４は、第１の導電性素子１２の中心線に対して対称に設置される。

一実施例において、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３は、誘電体基板１１に対応する側の面に覆うように構成され、即ち、第１の導電性素子１２は、第１側の面１１１上を覆ってもよく、第２の導電性素子は、第２側の面１１２上を覆ってもよい。

一実施例において、第２の導電性素子１３に２つの内部接続端子１４が設置された場合、２つの内部接続端子１４は、第２の導電性素子１３の端部に設置されてよい。

一実施例において、第１の導電性素子１２に２つの内部接続端子１４が設置された場合、２つの内部接続端子１４は、第１の導電性素子１２の端部に設置されてよい。

一実施例において、一方の内部接続端子１４は無線装置のＲＦモジュールを電気的に接続するために用いられ、他方の内部接続端子１４は無線装置のマザーボードを固定して接続するために用いられ、例えば、一方の内部接続端子１４はＲＦモジュールのＴＸ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ、送信）/ＲＸ（Ｒｅｃｅｉｖｅ、受信）端子を電気的に接続し、他方の内部接続端子１４によって放射増強器１０をマザーボードに溶接固定してよい。

一実施例において、２つの内部接続端子１４は、方形に設置されてよい。

一実施例において、誘電体基板１１の第１側の面１１１と第２側の面１１２との距離、即ち、図２において第１の導電性素子１２が位置する面と第２の導電性素子１３が位置する面との間の距離は、放射増強器１０の最低共振周波数に対応する空気誘電体中の伝搬波長の２０分の１以下であることにより、放射増強器１０の寸法を有効的に小さくすることができ、さらに、当該放射増強器１０を含む無線装置の寸法を小さくし、さらに無線装置のコンパクト化の要求を満たすことができる。

一実施例において、誘電体基板１１は、立方体状に設置されてよく、例えば、誘電体基板１１は直方体であってもよく、又は、誘電体基板１１は六面体であってもよく、これに限定されない。

一実施例において、誘電体基板１１は、縦、横、高さの３つの方向に辺の長さを有してよく、上記の第１側の面１１１と第２側の面１１２との間の距離は、誘電体基板１１の高さ方向の辺の長さが同じであると考えられる。立方体状に設置された誘電体基板１１にとって、誘電体基板１１の最大辺の長さ、即ち、縦、横、高さの３つの方向の最大辺の長さは、無線装置の放射増強器１０の最低共振周波数に対応する空気誘電体中の伝搬波長の２０分の１以下であることにより、放射増強器１０の寸法を小さくし、さらに、当該放射増強器１０を含む無線装置の寸法を小さくし、さらに無線装置のコンパクト化の要求を満たすことができる。

一実施例において、放射増強器１０の最低共振周波数は、６９８ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの作動周波数帯の範囲内でよい。

本願発明に係る放射増強器１０によれば、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とは電磁結合的に接続するように設置され、放射増強器１０の寸法を小さくすることができ、さらに、当該放射増強器１０を含む無線装置の寸法を十分に小さくし、無線装置の構造寸法をさらに最適化し、コンパクト化、軽量化の要求を満たすことができる。

上記無線装置の放射増強器１０以外には、さらに図３に示すように、本願発明の実施例は、放射構造と、ＲＦモジュール２０と、外部端子とを備える放射システムをさらに提供する。

放射構造は、上記各実施例における放射増強器１０を含み、放射増強器１０と外部端子とは、それぞれＲＦモジュール２０を電気的に接続する。

一実施例において、放射構造におけるアースプレーン層３０は、放射増強器１０とＲＦモジュール２０を電気的に接続する。

アースプレーン層３０は、放射増強器１０とＲＦモジュール２０とを接続するための単層導体でよい。

一実施例において、アースプレーン層３０の一端は、放射増強器１０における１つの内部接続端子１４を電気的に接続してよく、アースプレーン層３０の他端は、ＲＦモジュール２０を電気的に接続する。放射システムの外部端子は、アースプレーン層３０において、ＲＦモジュール２０を電気的に接続する一端であること、と理解されてよい。

本願発明は、放射システムと、整合システム４０と、伝送線路とを含む無線装置をさらに提供する。図３に示すように、放射システムの放射構造は、上記の放射増強器１０を含み、伝送線路は、整合システム４０と放射システムのＲＦモジュール２０とを電気的に接続する。

整合システム４０には、数本の回路を含んでよく、整合システム４０は、ＲＦモジュール２０からの信号を予め設定された周波数帯に調整するために用いられる。

一実施例において、無線装置の放射システムは、上記実施例における放射構造と、ＲＦモジュール２０と、外部端子と、を備えてよい。

伝送線路の一端は、放射システムのＲＦモジュール２０を電気的に接続してよく、伝送線路の他端は、整合システム４０を電気的に接続してよい。

当該無線装置は、上記の放射増強器１０によれば、第１の導電性素子１２と第２の導電性素子１３とを電磁結合的に接続することと、伝送線路及び整合システム４０がアースプレーン層３０の放射電流を励起することにより、整合システム４０に基づいて、ＲＦモジュール２０からの信号を調整して、シングルバンド、デュアルバンド及びマルチバンドの電磁エネルギー放射を完了することができ、無線装置の放射効率を有効に向上した。

図４を参照すると、図４は本願発明の実施例における無線装置のアンテナのパッシブ性能－Ｓパラメータ図である。

図４において、横座標は無線装置からの信号の周波数を表し、縦座標はリターンロスを表す。図４において、Ｍ１（８２４ＭＨｚ，－８.１３ｄＢ）、Ｍ２（９６０ＭＨｚ，－７.６１ｄＢ）、Ｍ３（１７１０ＭＨｚ，－７.４５ｄＢ）、Ｍ４（２１７０ＭＨｚ，－７.３５ｄＢ）、Ｍ５（２３００ＭＨｚ，－１０.３７ｄＢ）、Ｍ６（２７００ＭＨｚ，－１５.４２ｄＢ）、その中、Ｍ１からＭ２に対応する周波数帯、即ち、８２４ＭＨｚ～９６０ＭＨｚは、２Ｇ通信における低周波数帯を表すことができる。Ｍ３からＭ４に対応する周波数帯、即ち、１７１０ＭＨｚ～２１７０ＭＨｚは、３Ｇ通信における周波数帯を表すことができる。Ｍ５からＭ６に対応する周波数帯、即ち、２３００ＭＨｚ～２７００ＭＨｚは、４Ｇ通信における高周波数帯を表すことができる。この３つの周波数帯は、ＧＳＭ（登録商標）（グローバル移動通信システム，Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）８５０、ＧＳＭ（登録商標）９００、ＧＳＭ（登録商標）１８００、ＧＳＭ（登録商標）１９００、ＷＣＤＭＡ（登録商標）（広帯域符号分割多重接続，Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）１９００、ＷＣＤＭＡ（登録商標）２１００、ＴＤ－ＳＣＤＭＡ（時分割複信符号分割多重接続，Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ－Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡ（符号分割多重接続，Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（長期的に進化，Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）１、ＬＴＥ３、ＬＴＥ５、ＬＴＥ８、ＬＴＥ３８、ＬＴＥ３９、ＬＴＥ４０、ＬＴＥ４１、ＷＩＦＩ２.４～２.５Ｇなどの複数の現在通常に使用される通信規格をカバーでき、そして、この３つの周波数帯のどちらもリターンロスが－５ｄＢ以下であり、即ち、２Ｇ、３Ｇと４Ｇ通信の周波数帯内には、本願発明の実施例に係る放射増強器に基づいて、無線装置の作動性能を有効に向上できる。

以上の記載は本願発明の好ましい実施例に過ぎず、本願発明を限定することを意図するものではない。本願発明の主旨及び原則内で行われる如何なる修正、均等の代替、改良等は何れも本願発明の保護範囲内に含まれるべきである。

図１において、
１０′ 放射増強器、
１１′ 誘電体基板、
１２′ 上層導電性素子、
１３′ 下層導電性素子、
１４′ 金属化スルーホール。
図２及び図３において、
１０ 放射増強器、
１１ 誘電体基板、
１１１ 第１側の面、
１１２ 第２側の面、
１１３ 第３の側の面、
１１４ 第４の側の面、
１１５ 第５の側の面、
１１６ 第６の側の面、
１２ 第１の導電性素子、
１３ 第２の導電性素子、
１４ 内部接続端子、
２０ ＲＦモジュール、
３０ アースプレーン層、
４０ 整合システム、
５０ マザーボード。

Claims (11)

1. 無線装置の放射増強器であって、
   誘電体基板と、
   前記誘電体基板の第１側の面に設置された第１の導電性素子と、
   前記誘電体基板の前記第１側の面に対向する第２側の面に設置された第２の導電性素子と、を備え、
   前記第１側の面と前記第２側の面との間の厚みは、前記第１の導電性素子と前記第２の導電性素子とが非接触で電磁結合接続できるようなものであることを特徴とする、放射増強器。
2. 前記第１の導電性素子又は前記第２の導電性素子の端部には、２つの内部接続端子が設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の放射増強器。
3. 前記誘電体基板は直方体であり、２つの前記内部接続端子は、前記第１の導電性素子又は前記第２の導電性素子が設置された前記直方体の長方形となる面の長辺を二分する中心線に対して対称に設置されたことを特徴とする、請求項２に記載の放射増強器。
4. 前記第１の導電性素子は、前記誘電体基板の前記第１側の面を覆い、前記第２の導電性素子は、前記誘電体基板の前記第２側の面を覆い、２つの前記内部接続端子は、前記第１の導電性素子又は前記第２の導電性素子の端部に設置されたことを特徴とする、請求項３に記載の放射増強器。
5. 一方の前記内部接続端子は、前記放射増強器を、前記無線装置のＲＦモジュールに電気的に接続するために用いられ、他の前記内部接続端子は、前記放射増強器を、前記無線装置のマザーボードに固定するために用いられることを特徴とする、請求項２に記載の放射増強器。
6. 前記第１側の面と前記第２側の面との間の距離は、前記放射増強器の最低共振周波数に対応する空気誘電体中の伝搬波長の２０分の１以下であることを特徴とする、請求項１に記載の放射増強器。
7. 前記誘電体基板は直方体であり、前記誘電体基板の最大辺の長さは、前記放射増強器の最低共振周波数に対応する空気誘電体中の伝搬波長の２０分の１以下であることを特徴とする、請求項１に記載の放射増強器。
8. 前記最低共振周波数は、６９８ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの周波数帯の範囲内であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の放射増強器。
9. 無線装置の放射システムであって、
   放射構造と、ＲＦモジュールと、外部端子と、を備え、
   前記放射構造は、請求項１～８のいずれか一項に記載の放射増強器を含み、
   前記外部端子は、前記放射増強器と、前記ＲＦモジュールとを電気的に接続することを特徴とする、放射システム。
10. 前記放射構造は、一端が前記放射増強器と電気的に接続し、他端が前記外部端子を介して前記ＲＦモジュールとを電気的に接続するアースプレーン層を備えることを特徴とする、請求項９に記載の放射システム。
11. 放射システムと、整合システムと、伝送線路とを備え、
    前記放射システムにおける放射構造は、請求項１～８のいずれか一項に記載の放射増強器を含み、
    前記伝送線路は、前記整合システムと前記放射システムのＲＦモジュールとを電気的に接続することを特徴とする、無線装置

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