特開 2016-136711 アンテナ構造及びこのアンテナ構造を備える無線通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-136711(P2016-136711A)

(43)【公開日】2016年7月28日

(54)【発明の名称】アンテナ構造及びこのアンテナ構造を備える無線通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 5/392 20150101AFI20160701BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20160701BHJP

   H01Q 9/42 20060101ALI20160701BHJP

   H01Q 5/10 20150101ALI20160701BHJP

【ＦＩ】

   H01Q5/392

   H01Q7/00 100

   H01Q9/42

   H01Q5/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-95509(P2015-95509)

(22)【出願日】2015年5月8日

(31)【優先権主張番号】104102225

(32)【優先日】2015年1月23日

(33)【優先権主張国】TW

(71)【出願人】

【識別番号】513235681

【氏名又は名称】群▲マイ▼通訊股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】林 彦輝

(57)【要約】

【課題】切換スイッチを介してアンテナの放射特性を最適化する広帯域のアンテナ構造及びこのアンテナ構造を用いた無線通信装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係るアンテナ構造は、無線通信装置に用いられ、且つフィードイン端子、接地端子、メイン放射部、ループ放射部及び切換端子を含み、フィードイン端子は、メイン放射部に電気的に接続され、ループ放射部は、メイン放射部を取り囲むように設けられ、メイン放射部を流れる電流は、ループ放射部にカップリングされ、ループ放射部の両端は、それぞれ接地端子及び切換端子に電気的に接続され、切換端子は、１つの切換スイッチに電気的に接続され且つ切換スイッチによって接地される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線通信装置に用いられるアンテナ構造であって、
前記アンテナ構造は、フィードイン端子、接地端子、メイン放射部、ループ放射部及び切換端子を含み、
前記フィードイン端子は、前記メイン放射部に電気的に接続され、前記ループ放射部は、前記メイン放射部を取り囲むように設けられ、前記メイン放射部を流れる電流は、前記ループ放射部にカップリングされ、前記ループ放射部の両端は、それぞれ前記接地端子及び前記切換端子に電気的に接続され、前記切換端子は、１つの切換スイッチに電気的に接続され且つ前記切換スイッチによって接地されることを特徴とするアンテナ構造。

【請求項2】

前記メイン放射部は、同一平面上に位置する第一放射アーム、第二放射アーム及び連接部を含み、前記第一放射アーム及び前記第二放射アームは、同一直線上に位置し、前記連接部の一端は、前記フィードイン端子に電気的に接続され、前記連接部の他端は、前記第一放射アームと前記第二放射アームとが連結する箇所に電気的に連接されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。

【請求項3】

前記ループ放射部は、第一放射帯体、第二放射帯体、第三放射帯体、第一放射片及び第二放射片を含み、
前記第一放射帯体、前記第一放射片、前記第二放射帯体、前記第二放射片及び前記第三放射帯体は、順次に連接されて、半閉鎖的なループ構造を形成することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ構造。

【請求項4】

前記第一放射帯体及び前記第三放射帯体は、それぞれ「Ｌ」字状の構造であり、且つ何れも前記メイン放射部と同一平面上に位置し、
前記第一放射帯体の一端は、前記接地端子に電気的に接続され、前記第一放射帯体の他端は、前記第一放射片の縁に垂直に連接され、前記第二放射帯体の両端は、それぞれ前記第一放射片及び前記第二放射片に連接され、前記第三放射帯体の一端は、前記第二放射片の縁に垂直に連接され、前記第三放射帯体の他端は、前記切換端子に連接されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。

【請求項5】

前記第二放射帯体は、互いに垂直に連接された２つのシートを含み、前記第二放射帯体の１つのシートは、前記メイン放射部と同一平面上に位置し、且つ前記第一放射アーム及び前記第二放射アームとそれぞれ第一スロットを形成し、
前記第二放射帯体のもう１つのシートは、前記第一放射片及び前記第二放射片と同一平面上に位置することを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。

【請求項6】

前記ループ放射部は、第一延伸帯体及び第二延伸帯体をさらに備え、前記第一延伸帯体及び前記第二延伸帯体は、全て「Ｌ」字状の構造であり且つ前記メイン放射部と同一平面上に位置し、
前記第一延伸帯体の一端は、前記第二放射帯体と前記第一放射片とが連結する箇所に連接され、前記第一延伸帯体の他端は、前記連接部に向かってまっすぐに延伸し、
前記第一延伸帯体の長軸部と前記第一放射アームとの間には、第二スロットが形成され、前記第一延伸帯体の前記長軸部と前記第一放射帯体の前記接地端子に近い一端との間には、第三スロットが形成されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。

【請求項7】

前記第二延伸帯体の一端は、前記第二放射帯体と前記第二放射片とが連結する箇所に連接され、前記第二延伸帯体の他端は、前記連接部に向かってまっすぐに延伸し、
前記第二延伸帯体の長軸部と前記第二放射アームとの間には、第四スロットが形成され、前記第二延伸帯体の前記長軸部と前記第三放射帯体の前記切換端子に近い一端との間には、第五スロットが形成されていることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ構造。

【請求項8】

前記切換端子は、前記切換スイッチによって直接に接地されるか又は１つの可変インダクタンスを介して接地されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。

【請求項9】

回路基板及び前記回路基板に設けられたアンテナ構造を備える無線通信装置であって、
前記アンテナ構造は、請求項１〜７の何れか１項に記載のアンテナ構造であることを特徴とする無線通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信技術に関し、特にアンテナ構造及びこのアンテナ構造を備える無線通信装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

現在、大型のタッチパネルを備える無線通信装置が消費者に好まれている。また、無線通信装置の外観は、金属化及び軽薄化へと発展している。従って、無線通信装置に使用されるアンテナの設計空間は益々制限されている。

【0003】

一方、アンテナの周りの金属素子は、アンテナに遮蔽効果を与え、アンテナの送受信機能を妨害する場合がある。これと同時に、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）の発展に伴って、アンテナの帯域幅を広くしなければならない。従って、如何に無線通信装置の有限な内部空間において、広帯域アンテナの設計要求を満たしながらアンテナの伝送特性を維持するかが、本業界の技術者の課題である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、切換スイッチを介してアンテナの放射特性を最適化する広帯域のアンテナ構造及びこのアンテナ構造を用いた無線通信装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本発明に係るアンテナ構造は、無線通信装置に用いられ、且つフィードイン端子、接地端子、メイン放射部、ループ放射部及び切換端子を含み、フィードイン端子は、メイン放射部に電気的に接続され、ループ放射部は、メイン放射部を取り囲むように設けられ、メイン放射部を流れる電流は、ループ放射部にカップリングされ、ループ放射部の両端は、それぞれ接地端子及び切換端子に電気的に接続され、切換端子は、１つの切換スイッチに電気的に接続され且つ切換スイッチによって接地される。

【0006】

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、回路基板及びアンテナ構造を備え、アンテナ構造は、フィードイン端子、接地端子、メイン放射部、ループ放射部及び切換端子を含み、フィードイン端子は、メイン放射部に電気的に接続され、ループ放射部は、メイン放射部を取り囲むように設けられ、メイン放射部を流れる電流は、ループ放射部にカップリングされ、ループ放射部の両端は、それぞれ接地端子及び切換端子に電気的に接続され、切換端子は、１つの切換スイッチに電気的に接続され且つ切換スイッチによって接地される。

【発明の効果】

【0007】

従来の技術と異なり、本発明のアンテナ構造は、メイン放射部を介して、電流信号をループ放射部にカップリングし、ループ放射部に第一延伸帯体及び第二延伸帯体を設けて、アンテナ構造の高周波帯域幅を広くする。また、必要に応じて、切換端子を直接に接地させるか又は切換端子を１つの可変インダクタンスＬに接続させて、当該可変インダクタンスＬを介して切換端子を接地させることによって、アンテナ構造に好ましい高周波及び低周波の放射性能を付与する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る無線通信装置の一部の斜視図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係るアンテナ構造の平面図である。

【図3】図２に示したアンテナ構造の第一リターンロスを示す曲線図である。

【図4】図２に示したアンテナ構造の第二リターンロスを示す曲線図である。

【図5】本発明の第二実施形態に係るアンテナ構造の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１に示すように、本発明の実施形態に係るアンテナ構造１００は、携帯電話機、タブレットＰＣ等の無線通信装置２００に使用されて、無線通信信号を送受信する。

【0010】

無線通信装置２００は、回路基板２１０をさらに備える。本実施形態において、無線通信装置２００は、スマートフォンであり、その全体のサイズは約６４×１３０×１１ｍｍである。回路基板２１０は、プリント基板（ＰＣＢ）であり、その一端にはＵＳＢ接続ポート２１１及びキープ・アウト・ゾーン２１２が設けられている。キープ・アウト・ゾーン２１２は、回路基板２１０の導体が存在しないエリアであり、周囲の電子部品、例えば電池、電荷結合素子（ＣＣＤ）、振動器及びラッパ等がアンテナ構造１００に対して干渉して、アンテナ構造１００の動作周波数がずれること又はアンテナ構造１００の放射効率が低くなることを防止する。

【0011】

図２を併せて参照すると、アンテナ構造１００は、フィードイン端子１０と、メイン放射部３０と、ループ放射部５０と、接地端子７０と、切換端子９０と、を備える。フィードイン端子１０は、メイン放射部３０に電気的に接続されている。ループ放射部５０は、メイン放射部３０を取り囲んで設けられ、且つメイン放射部３０から結合電流信号を取得する。ループ放射部５０の両端は、それぞれ接地端子７０及び切換端子９０に電気的に接続されている。切換端子９０は、切換スイッチＫに電気的に接続され、且つ該切換スイッチＫによって直接に接地されるか又は１つの可変インダクタンスＬを介して接地される。

【0012】

フィードイン端子１０、接地端子７０及び切換端子９０は、それぞれ細長い形状のシートであり、互いに対して平行に且つ間隔をあけて設けられている。また、接地端子７０及び切換端子９０はそれぞれ回路基板２１０に対して垂直である。フィードイン端子１０の一端は、回路基板２１０の給電点（図示せず）に電気的に接続されて、アンテナ構造１００に電流を供給する。フィードイン端子１０の他端は、メイン放射部３０に電気的に接続されている。

【0013】

メイン放射部３０は、ほぼ「Ｔ」字状を呈し、且つ同一平面上に位置する第一放射アーム３１、第二放射アーム３２及び連接部３３を含む。第一放射アーム３１及び第二放射アーム３２は、ほぼ同一直線上に位置する。連接部３３は、帯状のシートである。連接部３３の一端はフィードイン端子１０に電気的に接続され、連接部３３の他端は第一放射アーム３１と第二放射アーム３２とが連結する箇所に連接されている。メイン放射部３０の全体は、回路基板２１０に対して平行である。

【0014】

ループ放射部５０は、第一放射帯体５１、第二放射帯体５２、第三放射帯体５３、第一放射片５４及び第二放射片５５を備える。第一放射帯体５１、第一放射片５４、第二放射帯体５２、第二放射片５５及び第三放射帯体５３は順次に連接されて、半閉鎖的なループ構造を形成する。この中で、第一放射帯体５１、第三放射帯体５３及びメイン放射部３０は、同一平面上に位置する。第二放射帯体５２は、互いに垂直に連接された２つのシートを含む。第二放射帯体５２の１つのシートは、メイン放射部３０と同一平面上に位置し、且つ第一放射アーム３１及び第二放射アーム３２と共同で第一スロットＳ１を形成する。第一スロットＳ１の幅を調節すると、メイン放射部３０を流れる電流は、第一スロットＳ１を介してループ放射部５０にカップリングされる。第二放射帯体５２のもう１つのシートは、回路基板２１０に対して垂直である。第一放射片５４及び第二放射片５５は、それぞれ矩形の板状体であり、且つ第二放射帯体５２の回路基板２１０に対して垂直であるシートと同一平面上に位置する。第一放射帯体５１は、ほぼ「Ｌ」字状の構造であり、且つその一端は、接地端子７０に電気的に接続されている。第一放射帯体５１の他端は、第一放射片５４の縁に垂直に連接されている。第二放射帯体５２の一端は第一放射片５４に連接され、第二放射帯体５２の他端は第二放射片５５に連接されている。第三放射帯体５３は、ほぼ「Ｌ」字状の構造である。第三放射帯体５３の一端は第二放射片５５の縁に垂直に連接され、第三放射帯体５３の他端は切換端子９０に連接されている。

【0015】

ループ放射部５０は、第一延伸帯体５６及び第二延伸帯体５７をさらに備える。第一延伸帯体５６及び第二延伸帯体５７は、「Ｌ」字状の構造であり、且つメイン放射部３０と同一平面上に位置する。第一延伸帯体５６の一端は、第二放射帯体５２と第一放射片５４とが連結する箇所に連接されており、第一延伸帯体５６の他端は、連接部３３に向かってまっすぐ（即ち、第一放射アーム３１に対して平行）に延伸している。第一延伸帯体５６の長軸部５６１と第一放射アーム３１との間には、第二スロットＳ２が形成されている。また、第一延伸帯体５６の長軸部５６１と第一放射帯体５１の接地端子７０に近い一端との間には、第三スロットＳ３が形成されている。第二延伸帯体５７の一端は、第二放射帯体５２と第二放射片５５とが連結する箇所に連接されており、第二延伸帯体５７の他端は、連接部３３に向かってまっすぐ（即ち、第二放射アームに対して平行）に延伸している。第二延伸帯体５７の長軸部５７１と第二放射アーム３２との間には、第四スロットＳ４が形成されている。また、第二延伸帯体５７の長軸部５７１と第三放射帯体５３の切換端子９０に近い一端との間には、第五スロットＳ５が形成されている。

【0016】

第二スロットＳ２と第三スロットＳ３との幅を調節することによって、第一放射アーム３１を流れる電流を第二スロットＳ２によって第一延伸帯体５６にカップリングさせ、さらに第一延伸帯体５６の電流信号を第三スロットＳ３によって第一放射帯体５１にカップリングさせることができる。また、第四スロットＳ４と第五スロットＳ５との幅を調節することによって、第二放射アーム３２を流れる電流を第四スロットＳ４によって第二延伸帯体５７にカップリングさせ、さらに第二延伸帯体５７の電流信号を第五スロットＳ５によって第三放射帯体５３にカップリングさせることができる。

【0017】

図３において、曲線Ｃ３１は、本発明のアンテナ構造１００の切換端子９０が直接に接地された時のリターンロスを表す。曲線Ｃ３２は、本発明のアンテナ構造１００が第一延伸帯体５６及び第二延伸帯体５７を含まず、且つ切換端子９０が直接に接地された時のリターンロスを表す。図面の対比から分かるように、第一延伸帯体５６及び第二延伸帯体５７によって、アンテナ構造１００の高周波帯域幅は効果的に改善され、アンテナ構造１００の有効帯域幅は８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ及び１７１０ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚをカバーするようになる。

【0018】

図４において、曲線Ｃ４１は、アンテナ構造１００の切換端子９０が可変インダクタンスＬを介して接地された時のリターンロスを表す。曲線Ｃ４２は、アンテナ構造１００の切換端子９０が直接に接地された時のリターンロスを表す。本実施形態において、可変インダクタンスＬのインダクタンス値は、１０ｎＨである。図４から分かるように、切換端子９０が可変インダクタンスＬを介して接地された場合、アンテナ構造１００は好ましい低周波特性を有する。切換端子９０が直接に接地された場合、アンテナ構造１００は好ましい高周波特性を有する。また、可変インダクタンスＬのインダクタンス値を調節することによって、アンテナ構造１００の低周波帯域幅を調節することができる。また、切換端子９０を直接に接地させるか又は切換端子９０を可変インダクタンスＬによって接地させることで、アンテナ構造１００の放射効率を高めることができる。

【0019】

図５は、本発明のアンテナ構造１００の第二実施形態を示している。第二実施形態に係るアンテナ構造１００は、フィードイン端子２０、接地端子８０及び切換端子９１を備える。フィードイン端子２０は、信号ソースＳに電気的に接続されている。接地端子８０は、電気抵抗Ｒを介して接地される。切換端子９１は、直接に接地される。

【0020】

また、他の実施形態において、フィードイン端子２０、接地端子８０及び切換端子９１と、信号ソースＳ、電気抵抗Ｒ及びアースとの間の接続関係を切り換えることによって、異なる周波数帯域のモードを生成して、アンテナ構造の帯域幅をさらに広くすることができる。

【0021】

本発明のアンテナ構造１００は、メイン放射部３０を介して電流信号をループ放射部５０にカップリングし、ループ放射部５０に第一延伸帯体５６及び第二延伸帯体５７を設けて、アンテナ構造１００の高周波帯域幅を広くする。また、必要に応じて、切換端子９０を直接に接地させるか又は切換端子９０を可変インダクタンスＬに接続して、該可変インダクタンスＬを介して切換端子を接地させることによって、アンテナ構造１００に好ましい高周波及び低周波の放射性能を付与する。

【符号の説明】

【0022】

１００ アンテナ構造
１０、２０ フィードイン端子
３０ メイン放射部
３１ 第一放射アーム
３２ 第二放射アーム
３３ 連接部
５０ ループ放射部
５１ 第一放射帯体
５２ 第二放射帯体
５３ 第三放射帯体
５４ 第一放射片
５５ 第二放射片
５６ 第一延伸帯体
５６１ 長軸部
５７ 第二延伸帯体
５７１ 長軸部
７０、８０ 接地端子
９０、９１ 切換端子
２００ 無線通信装置
２１０ 回路基板
２１１ ＵＳＢ接続ポート
２１２ キープ・アウト・ゾーン
Ｋ 切換スイッチ
Ｌ 可変インダクタンス
Ｒ 電気抵抗
Ｓ 信号ソース
Ｓ１ 第一スロット
Ｓ２ 第二スロット
Ｓ３ 第三スロット
Ｓ４ 第四スロット
Ｓ５ 第五スロット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】