JP7492563B2

JP7492563B2 - 多周波アンテナ

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Publication number: JP7492563B2
Application number: JP2022148826A
Authority: JP
Inventors: 陳冠廷; 林光偉
Original assignee: 明泰科技股▲分▼有限公司
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2042-09-20
Also published as: TW202406209A; TWI834231B; GB202218558D0; JP2024018829A; GB2621001A; US20240039158A1

Description

本発明は、金属アンテナに関し、特に、複数の周波数帯域が適用される多周波アンテナに関する。

科学技術の発展に伴い、無線信号の応用もますます増えており、無線通信の製品を例とすると、既存の無線通信製品、例えば携帯電話、タブレットＰＣ、ノートＰＣ等のＷｉＦｉ無線通信装置の殆どは、金属アンテナを用いて無線信号を送受信するものであり、金属アンテナに最も広く使用される周波数帯域は、２．４ＧＨｚ又は５ＧＨｚの周波数帯域であるが、ＷｉＦｉ６Ｅ製品の発展により、更に６ＧＨＺの周波数帯域の応用が多くなる。

ＷｉＦｉ６Ｅ無線通信製品の金属アンテナは、平面逆Ｆアンテナ又はモノポールアンテナを用いるものが多く、その適用周波数帯域は、単一の周波数帯域であるため、ＷｉＦｉ６Ｅ無線通信製品には、複数の周波数帯域が適用されるように複数のアンテナが必要となる。その結果、複数のアンテナの占有体積が増加するため、無線通信製品全体の体積も増加する。

解決しようとする課題

これに鑑みて、本発明の目的は、多周波数帯域の無線通信製品に適用可能な多周波アンテナを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による多周波アンテナは、金属板材製の第一放射体と、前記第一放射体に電気的に接続され、信号のフィード用であるフィード部材と、前記第一放射体に電気的に接続され、前記第一放射体の接地用である第一接地部材と、前記第一放射体の外周の一部を取り囲むとともに、前記第一放射体との間に間隔が空けられた金属板材製の第二放射体と、前記第一放射体と前記第二放射体とを電気的に接続するブリッジ部材と、前記第二放射体に電気的に接続され、前記第二放射体の接地用である第二接地部材とを含む。

本発明の効果としては、１つのフィード部材により信号がフィードされるようにするとともに、複数の周波数帯域の信号伝送に好適に用いられる２つの放射体が備えられており、従来の無線通信製品に複数のアンテナが必要となるという欠点は、効果的に改善される。

図１は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの斜視図である。図２は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの平面図である。図３は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの正面図である。図４は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの背面図である。図５は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの左側面図である。図６は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの右側面図である。図７は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの底面図である。図８は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナが２～８ＧＨｚで動作する際のリターンロスの曲線図である。図９は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナの別のセッティング方向の平面図である。図１０は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナが２．４５ＧＨｚで動作する際の放射パターン図である。図１１は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナが５．５ＧＨｚで動作する際の放射パターン図である。図１２は、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナが６．５ＧＨｚで動作する際の放射パターン図である。図１３は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナの斜視図である。図１４は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナの平面図である。図１５は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナの正面図である。図１６は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナの背面図である。図１７は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナの左側面図である。図１８は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナの右側面図である。図１９は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナの底面図である。

本発明をより明確に説明できるように、好ましい実施例を掲げ、図面を参照して以下の通りに詳しく説明する。図１～図７に示すように、本発明の第一好ましい実施例における多周波アンテナ１は、第一放射体１０、フィード部材１２、第一接地部材１４、第二放射体１６、ブリッジ部材１８及び第二接地部材２０を含む。本実施例において、前記多周波アンテナ１は、ＷｉＦｉ無線通信装置に適用されるものを例とし、その周波数帯域は、２ＧＨｚ、５ＧＨｚ、６ＧＨｚ等の周波数帯域であり得る。説明の便宜上、互いに直交する第一軸方向Ｘ、第二軸方向Ｙ及び第三軸方向Ｚを定義する。

前記第一放射体１０は、金属板材製であり、本実施例において、前記第一放射体１０は、例えば是二等辺三角形のような三角形の金属板とされるが、これに限定されない。前記第一放射体１０は、三角形の底辺である縁１０２を有し、前記第一放射体１０は、第一軸方向Ｘにおける幅が、前記縁１０２から第二軸方向Ｙに沿って他端に向かって次第に縮小される。前記第一放射体１０は、背向する第一表面１０ａ及び第二表面１０ｂを第三軸方向Ｚに有する。前記第一表面１０ａは、多周波アンテナ１の外側に向いている。前記第一放射体１０は、前記第二軸方向Ｙにおける長さＬが約１６．７７ｍｍであり、縁１０２の幅Ｗが約８．１ｍｍである。

前記フィード部材１２は、前記第一放射体１０に電気的に接続され、信号のフィード用である。本実施例において、前記フィード部材１２は、金属板とされるとともに第二表面１０ｂの一方側に位置し、前記フィード部材１２は、一端が前記第二表面１０ｂに接続され、他端が信号のフィード用とされる。前記フィード部材１２は、幅方向が第一軸方向Ｘに沿って延在し、長さ方向が第三軸方向Ｚに沿って延在する。

前記第一接地部材１４は、前記第一放射体１０に電気的に接続され、前記第一放射体１０の接地用である。本実施例において、前記第一接地部材１４は、金属板とされるとともに第二表面１０ｂの一方側に位置し、つまり、前記第一接地部材１４及び前記フィード部材１２は、何れも前記第二表面１０ｂの傍らに位置する。前記第一接地部材１４の一端は、前記第二表面１０ｂに接続される。前記第一接地部材１４と前記フィード部材１２とは、第二軸方向Ｙに距離Ｄだけ離れており、Ｄは約１０．２ｍｍであり、前記第一接地部材１４は、幅方向が第一軸方向Ｘに沿って延在し、長さ方向が第三軸方向Ｚに沿って延在する。

前記第二放射体１６は、金属板材製であるとともに、前記第二放射体１６は、前記第一放射体１０の外周の一部を取り込んでいる。前記第二放射体１６の内周縁と、前記第一放射体１０の外周縁との間に間隔が空けられている。本実施例において、前記第二放射体１６は、第二軸方向Ｙに沿って凹んで収容溝１６２が形成され、前記収容溝１６２は、対向する開放側１６２ａ及び閉鎖側１６２ｂを前記第二軸方向Ｙに有し、前記収容溝１６２は、前記第一軸方向Ｘにおける幅が、前記開放側１６２ａから前記閉鎖側１６２ｂに向かって次第に縮小される。前記第一放射体１０の少なくとも一部は、前記縁１０２が前記開放側１６２ａに対応するように、前記収容溝１６２内に位置するとともに、前記第一放射体１０の幅は、前記開放側１６２ａから前記閉鎖側１６２ｂに向かって次第に縮小される。より具体的に、前記第二放射体１６は、第一アーム１６４及び第二アーム１６６を含み、前記第一アーム１６４及び前記第二アーム１６６は、前記第一軸方向Ｘにそれぞれ前記第一放射体１０の対向する両側に位置するとともにＶ字形をなし、前記第一アーム１６４と前記第二アーム１６６との間の空間により前記収容溝１６２が形成される。前記第一アーム１６４及び前記第二アーム１６６は、第一放射体１０の一部を囲むとともに、前記第一アーム１６４及び前記第二アーム１６６は、それぞれ前記第一放射体１０の両側辺に離間して平行である。前記第一アーム１６４の一端と前記第二アーム１６６の一端とが接続されて前記収容溝１６２の閉鎖側１６２ａが形成され、前記第一アーム１６４の他端と前記第二アーム１６６の他端との間に前記収容溝１６２の開放側１６２ａが形成される。前記第一放射体１０の縁１０２は、第二軸方向Ｙにおいて、前記第一アーム１６４の他端及び前記第二アーム１６６の他端と面一であるが、これに限定されず、開放側１６２ａの外にやや突出するか、又は収容溝１６２内にやや引っ込んでもよい。前記第一放射体１０の縁１０２の第一軸方向Ｘにおける両端は、前記第一アーム１６４及び第二アーム１６６との間の距離Ｄ１が約１．５２ｍｍであり、距離Ｄ１は、前記第二放射体１６の内周縁と前記第一放射体１０の外周縁との間の間隔に同等である。

前記第二放射体１６は、背向する第三表面１６ａ及び第四表面１６ｂを第三軸方向Ｚに有する。前記第三表面１６ａは、多周波アンテナ１の外側に向いており、つまり、前記第二放射体１６の第三表面１６ａと前記第一放射体１０の第一表面１０ａとは、同じ方向に向いている。前記第二放射体１６は、前記第二軸方向Ｙにおける長さＬ１が約２５．５ｍｍである。前記第二放射体１６は、前記第二軸方向Ｙにおける一端の幅Ｗ１が約２１．５ｍｍであり、他端の幅Ｗ２が約７．８ｍｍである。

前記ブリッジ部材１８は、共振電流を伝導するために、前記第一放射体１０と前記第二放射体１６とを電気的に接続する。本実施例において、前記ブリッジ部材１８は、前記第二表面１０ｂ及び前記第四表面１６ｂの一方側に位置するとともに、前記ブリッジ部材１８の両端は、前記第二表面１０ｂ及び前記第四表面１６ｂにそれぞれ接続され、これによって、前記第一放射体１０及び前記第二放射体１６による水平面（Ｘ－Ｙ平面）上での放射が前記ブリッジ部材１８によって影響されることを回避できる。より具体的に、前記ブリッジ部材１８は、２つの縦方向セクション１８２、１８４及び１つの横方向セクション１８６を有し、各縦方向セクション１８２、１８４は、第三軸方向Ｚに沿って延在し、前記ブリッジ部材１８における一方の前記縦方向セクション１８２の一端は、前記第二軸方向Ｙにおいて、前記フィード部材１２と前記第一放射体１０の縁との間に位置し、他方の前記縦方向セクション１８４の一端は、前記第一アーム１６４に接続され、両縦方向セクション１８２、１８４間の第一軸方向Ｘにおける距離Ｄ２は、約５ｍｍである。前記横方向セクション１８６は、第一軸方向Ｘに沿って延在し、前記横方向セクション１８６の両端は、前記２つの縦方向セクション１８２、１８４の他端にそれぞれ接続される。

前記第二接地部材２０は、前記第二放射体１６に電気的に接続され、前記第二放射体１６の接地用である。本実施例において、前記第二接地部材２０は、金属板とされるとともに前記第二放射体１６の第四表面１６ｂの一方側に位置し、前記第二接地部材２０の一端は、前記第二放射体１６の第二アーム１６６上の第四表面１６ｂに接続されるとともに、前記第二軸方向Ｙにおいて、前記第二接地部材２０は、前記第一接地部材１４と前記フィード部材１２との間に位置する。前記第二接地部材２０及び前記第一接地部材１４は、接地に電気的に接続される。

本実施例において、前記多周波アンテナ１は、前記第一接地部材１４及び前記第二接地部材２０の接地用に供されるキャリアプレート２２を更に含む。前記キャリアプレート２２は、例えば金属板とされるが、これに限定されず、プリント回路基板であってもよい。前記キャリアプレート２２の一方の表面２２ａは、前記第三軸方向Ｚにおいて、前記第二表面１０ｂ及び前記第四表面１６ｂから離間しており、前記キャリアプレート２２の他方の表面は、回路基板２４に結合される。前記第一接地部材１４は、前記キャリアプレート２２と前記第一放射体１０の第二表面１０ｂとの間に接続され、前記第二接地部材２０は、前記キャリアプレート２２と前記第二放射体１６の第二アーム１６６の第四表面１６ｂとの間に接続される。前記キャリアプレート２２の表面２２ａから、前記第二表面１０ｂ及び前記第四表面１６ｂまでの前記第三軸方向Ｚにおける距離Ｄ３は、約４．５～５ｍｍであり、本実施例において、Ｄ３が約４．６ｍｍとされる。

前記第一接地部材１４により前記第一放射体１０が前記キャリアプレート２２上に架設され、前記第二接地部材２０により前記第二放射体１６が前記キャリアプレート２２上に架設され、つまり、前記第一放射体１０は、前記第一接地部材１４によってのみ前記キャリアプレート２２上に支持され、前記第二放射体１６は、前記第二接地部材２０によってのみ前記キャリアプレート２２上に支持され、前記第一放射体１０及び前記第二放射体１６は、他の支持部品を介して前記キャリアプレート２２上に直接接続されていない。

前記フィード部材１２により前記第一放射体１０を経由して前記第一接地部材１４に至る高周波（４．５ＧＨｚ以上）の共振電流経路が形成され、前記フィード部材１２により前記ブリッジ部材１８、前記第一アーム１６４、前記第二アーム１６６を経由して前記第二接地部材２０に至る低周波（２～３ＧＨｚ）の共振電流経路が形成される。

図８は、前記多周波アンテナ１が２～８ＧＨｚの周波数帯域で動作する際のＳ１１リターンロス（ｒｅｔｕｒｎｌｏｓｓ）の曲線図を示しており、２．４ＧＨｚの周波数帯域には、共振モードがあるのに対して、５ＧＨｚ及び６ＧＨｚの周波数帯域には、帯域幅が約３８％の広帯域共振モードがある。図８から分かるように、前記多周波アンテナ１がカバーしている周波数帯域は、ＷｉＦｉ６Ｅ及びＷｉＦｉ７の２．４～２．５ＧＨｚ、５．１５～５．８５ＧＨｚ及び５．９２５～７．１２５ＧＨｚの３つの周波数帯域をサポート可能である。

図９～図１２を参照されたい。図１０～図１２は、それぞれ図９のセッティング方向に対応して２．４５ＧＨｚ、５．５ＧＨｚ及び６．５ＧＨｚで動作する際の水平面の放射パターン図である。図１０～図１２から分かるように、前記多周波アンテナ１は、２．４５ＧＨｚ、５．５ＧＨｚ及び６．５ＧＨｚの３つの周波数帯域の何れでも、無指向性（ｏｍｎｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）の特性を持っており、様々な無線通信製品に適用可能である。

図１３～図１９は、本発明の第二好ましい実施例における多周波アンテナ２を示しており、多周波アンテナ２は、第一実施例とほぼ同じ結構を有し、同様に第一放射体３０、フィード部材３２、第一接地部材３４、第二放射体３６、ブリッジ部材３８、第二接地部材４０及びキャリアプレート４２を含むが、その相違としては、前記第一放射体３０が、長い矩形の金属板とされ、前記第一放射体３０の第二軸方向Ｙにおける幅が前記フィード部材３２と同じである点にある。前記第二放射体３６は、第一アーム３６２、第二アーム３６４及び接続セクション３６６を含み、前記第一アーム３６２と前記第二アーム３６４とは、平行であるとともに第二軸方向Ｙに沿って延在し、前記接続セクション３６６は、第一軸方向Ｘに沿って延在するとともに、両端が前記第一アーム３６２及び前記第二アーム３６４にそれぞれ接続され、これによって、前記第二放射体３６は、３つの囲辺及び１つの開放側３６８ａを持つ形状とされる。前記ブリッジ部材３８の一端は、前記第二軸方向Ｙにおいて、前記フィード部材３２と前記第一接地部材３４との間であって、フィード部材３２の近くに位置する。前記第二接地部材４０は、前記第二アーム３６４における前記接続セクション３６６に近い位置に接続される。前記第一放射体３０の縁３０２は、前記第二放射体３６の収容溝３６８の開放側３６８ａから突出しており、突出量が０．５ｍｍとされるが、これに限定されない。

本実施例において、Ｌ＝１７．２２５ｍｍ、Ｗ＝３ｍｍ、Ｄ＝９．９５ｍｍ、Ｌ１＝２３．７５ｍｍ、Ｗ１＝２１ｍｍ、Ｗ２＝２１ｍｍ、Ｄ１＝４ｍｍ、Ｄ２＝６．１２５ｍｍ、Ｄ３＝５ｍｍとされるが、これらの寸法に限定されない。前記多周波アンテナ２は、同様に２．４～２．５ＧＨｚ、５．１５～５．８５ＧＨｚ及び５．９２５～７．１２５ＧＨｚの３つの周波数帯域に適用可能であるとともに、無指向性の特性を持つことになる。

上記の各実施例における第二放射体は、Ｖ字形の金属板、３つの囲辺付きの形状の金属板の他に、第一放射体の外周を取り囲む金属板として、収容溝付きの半円、楕円等の形状の金属板を有してもよい。

上記によれば、本発明に係る多周波アンテナは、１つのフィード部材により信号がフィードされるようにするとともに、複数の周波数帯域の信号伝送に好適に用いられる２つの放射体が備えられており、２ＧＨｚ、５ＧＨｚ、６ＧＨｚ、ひいては７ＧＨｚといった複数の周波数帯域に適用可能であるとともに、良好な無指向性の特性を持っており、様々な無線通信製品に適用可能である。従来の無線通信製品に複数のアンテナが必要となるという欠点は、効果的に改善される。

上述したのは、本発明の実施可能な好ましい実施例に過ぎず、本発明の明細書及び特許請求の範囲を利用してなされた同等のバリエーションは、何れも本発明の特許範囲内に含まれるべきである。

１：多周波アンテナ
１０：第一放射体
１０ａ：第一表面
１０ｂ：第二表面
１０２：縁
１２：フィード部材
１４：第一接地部材
１６：第二放射体
１６ａ：第三表面
１６ｂ：第四表面
１６２：収容溝
１６２ａ：開放側
１６２ｂ：閉鎖側
１６４：第一アーム
１６６：第二アーム
１８：ブリッジ部材
１８２：縦方向セクション
１８４：縦方向セクション
１８６：横方向セクション
２０：第二接地部材
２２：キャリアプレート
２２ａ：表面
２４：回路基板
２：多周波アンテナ
３０：第一放射体
３０２：縁
３２：フィード部材
３４：第一接地部材
３６：第二放射体
３６２：第一アーム
３６４：第二アーム
３６６：接続セクション
３６８：収容溝
３６８ａ：開放側
３８：ブリッジ部材
４０：第二接地部材
４２：キャリアプレート
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２：距離
Ｌ、Ｌ１：長さ
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２：幅
Ｘ：第一軸方向
Ｙ：第二軸方向
Ｚ：第三軸方向

Claims

多周波アンテナであって、
金属板材製の第一放射体と、
前記第一放射体に電気的に接続され、信号のフィード用であるフィード部材と、
前記第一放射体に電気的に接続され、前記第一放射体の接地用である第一接地部材と、
前記第一放射体の外周の一部を取り囲むとともに、前記第一放射体との間に間隔が空けられた金属板材製の第二放射体と、
前記第一放射体と前記第二放射体とを電気的に接続するブリッジ部材と、
前記第二放射体に電気的に接続され、前記第二放射体の接地用である第二接地部材とを含み、
前記第二放射体は、収容溝を有し、前記収容溝は、開放側及び閉鎖側を有し、前記第一放射体の少なくとも一部は、前記収容溝内に位置する、
多周波アンテナ。
前記収容溝の幅は、前記開放側から前記閉鎖側に向かって次第に縮小され、前記第一放射体の幅は、前記開放側から前記閉鎖側に向かって次第に縮小される、請求項１に記載の多周波アンテナ。
前記第一放射体は、前記収容溝の開放側から突出する縁を有する、請求項１に記載の多周波アンテナ。
前記第一放射体は、背向する第一表面及び第二表面を有し、前記第二放射体は、背向する第三表面及び第四表面を有し、前記第一表面と前記第三表面とは、同じ方向に向いており、前記フィード部材及び前記第一接地部材は、前記第二表面の一方側に位置するとともに前記第二表面に接続され、前記第二接地部材は、前記第四表面の一方側に位置するとともに前記第四表面に接続される、請求項１に記載の多周波アンテナ。
前記ブリッジ部材は、前記第二表面及び前記第四表面の一方側に位置するとともに、前記ブリッジ部材の両端は、前記第二表面及び前記第四表面にそれぞれ接続される、請求項４に記載の多周波アンテナ。
前記ブリッジ部材は、２つの縦方向セクション及び１つの横方向セクションを有し、一方の前記縦方向セクションの一端は、前記第二表面に接続され、他方の前記縦方向セクションの一端は、前記第四表面に接続され、前記横方向セクションの両端は、前記２つの縦方向セクションの他端にそれぞれ接続される、請求項５に記載の多周波アンテナ。
前記第二表面及び前記第四表面から離間したキャリアプレートを含み、前記第一接地部材は、前記キャリアプレートと前記第二表面との間に接続され、前記第二接地部材は、前記キャリアプレートと前記第四表面との間に接続される、請求項４に記載の多周波アンテナ。
前記第一放射体及び前記第二放射体は、それぞれ前記第一接地部材及び前記第二接地部材によって前記キャリアプレートに支持される、請求項７に記載の多周波アンテナ。
前記第二放射体は、第一アーム及び第二アームを含み、前記第一アーム及び前記第二アームは、前記第一放射体の対向する両側にそれぞれ位置し、前記ブリッジ部材の一端は、前記第一アームに接続され、前記第二接地部材は、前記第二アームに接続される、請求項４に記載の多周波アンテナ。
前記第二放射体の前記第一アームと前記第二アームとの間に収容溝が形成され、前記第一放射体は、２つの側辺を有し、前記２つの側辺は、それぞれ前記第一アーム及び前記第二アームに離間して平行である、請求項９に記載の多周波アンテナ。