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(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2016-152621(P2016-152621A)
(43)【公開日】2016年8月22日
(54)【発明の名称】アンテナ帯域幅拡張装置
(51)【国際特許分類】
H01Q 5/50 20150101AFI20160725BHJP
H01Q 5/335 20150101ALI20160725BHJP
H01Q 1/50 20060101ALI20160725BHJP
H03H 7/38 20060101ALI20160725BHJP
H03H 7/01 20060101ALI20160725BHJP
H04B 1/40 20150101ALN20160725BHJP
【ＦＩ】
H01Q5/50
H01Q5/335
H01Q1/50
H03H7/38 A
H03H7/01 B
H04B1/40
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2016-6078(P2016-6078)
(22)【出願日】2016年1月15日
(31)【優先権主張番号】10-2015-0023812
(32)【優先日】2015年2月17日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2015-0146862
(32)【優先日】2015年10月21日
(33)【優先権主張国】KR
(71)【出願人】
【識別番号】511137183
【氏名又は名称】ジョインセット株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】510215684
【氏名又は名称】金 善基
(74)【代理人】
【識別番号】110000981
【氏名又は名称】アイ・ピー・ディー国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】尹 種▲チョル▼
(72)【発明者】
【氏名】金 善基
(72)【発明者】
【氏名】宋 寅▲ヨプ▼
【テーマコード（参考）】
5J024
5J046
5K011
【Ｆターム（参考）】
5J024AA01
5J024CA01
5J024CA03
5J024CA06
5J024CA09
5J024CA10
5J024DA04
5J024DA29
5J024DA31
5J024DA33
5J024DA35
5J024EA03
5J024KA03
5J046AA02
5J046TA03
5K011AA06
5K011DA02
5K011EA06
5K011JA01
5K011KA13
(57)【要約】
【課題】アンテナ帯域幅拡張装置を提供する。【解決手段】アンテナに電気的に連結された第１導電端子と、第１導電端子と第１キャパシタを介在して電気的に連結された第２導電端子と、第１及び第２導電端子の間に電気的に連結される第１コイルと、ＲＦシステムの出力部に電気的に連結された第３導電端子と、第３導電端子と第２キャパシタを介在して電気的に連結された第４導電端子と、第３及び第４導電端子の間に電気的に連結される第２コイルと、第２及び第３導電端子と第１及び第４導電端子との間に介在される第３及び第４キャパシタと、を含み、第２キャパシタと第４キャパシタはそれぞれ第２コイルに並列及び直列接続されて第１周波数帯域共振回路を構成し、第１キャパシタと第３キャパシタは第１コイルに並列及び直列接続されて第２周波数帯域共振回路を構成し、第１及び第２コイルは互いに反対方向に巻かれて磁気結合する、アンテナ帯域幅拡張装置。
【選択図】図３ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＲＦシステムとアンテナとの間にこれらと電気的に連結されるように回路基板に実装されるアンテナ帯域幅拡張装置であって、
前記アンテナに電気的に連結された第１導電端子と、
前記第１導電端子と第１キャパシタを介在して電気的に連結された第２導電端子と、
前記第１及び第２導電端子の間に電気的に連結される第１コイルと、
前記ＲＦシステムの出力部に電気的に連結された第３導電端子と、
前記第３導電端子と第２キャパシタを介在して電気的に連結された第４導電端子と、
前記第３及び第４導電端子の間に電気的に連結される第２コイルと、
前記第２及び第３導電端子と前記第１及び第４導電端子との間に介在される第３及び第４キャパシタと、を含み、
前記第２キャパシタと前記第４キャパシタはそれぞれ前記第２コイルに並列及び直列接続されて低い周波数帯域である第１周波数帯域共振回路を構成し、前記第１キャパシタと前記第３キャパシタは前記第１コイルに並列及び直列接続されて高い周波数帯域である第２周波数帯域共振回路を構成し、
前記第１及び第２コイルは互いに反対方向に巻かれて磁気結合することを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
前記アンテナに電気的に連結された第１導電端子と、
前記第１導電端子と第１キャパシタを介在して電気的に連結された第２導電端子と、
前記第１及び第２導電端子の間に電気的に連結される第１コイルと、
前記ＲＦシステムの出力部に電気的に連結された第３導電端子と、
前記第３導電端子と第２キャパシタを介在して電気的に連結された第４導電端子と、
前記第３及び第４導電端子の間に電気的に連結される第２コイルと、
前記第２及び第３導電端子と前記第１及び第４導電端子との間に介在される第３及び第４キャパシタと、を含み、
前記第２キャパシタと前記第４キャパシタはそれぞれ前記第２コイルに並列及び直列接続されて低い周波数帯域である第１周波数帯域共振回路を構成し、前記第１キャパシタと前記第３キャパシタは前記第１コイルに並列及び直列接続されて高い周波数帯域である第２周波数帯域共振回路を構成し、
前記第１及び第２コイルは互いに反対方向に巻かれて磁気結合することを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
【請求項2】
ＲＦシステムとアンテナとの間にこれらと電気的に連結されるように回路基板に実装されるアンテナ帯域幅拡張装置であって、
下面に第１乃至第４導電端子が離隔形成され、内部に前記第１及び第２導電端子の間に電気的に連結される第１コイルと前記第３及び第４導電端子との間に電気的に連結される第２コイルを具備するセラミック本体と、
前記回路基板に前記第１乃至第４導電端子に対応して形成された第１乃至第４導電パッドの間に開示されて連結された第１乃至第４キャパシタと、を含み、
前記第１導電端子は前記アンテナに電気的に連結され、前記第３導電端子は前記ＲＦシステムの出力部に電気的に連結されて前記第２及び第４キャパシタはそれぞれ前記第２コイルに並列及び直列接続されて低い周波数帯域である第１周波数帯域共振回路を構成し、前記第１及び第３キャパシタはそれぞれ前記第１コイルに並列及び直列接続されて高い周波数帯域である第２周波数帯域共振回路を構成し、
前記第１及び第２コイルは互いに反対方向に巻かれて磁気結合することを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
下面に第１乃至第４導電端子が離隔形成され、内部に前記第１及び第２導電端子の間に電気的に連結される第１コイルと前記第３及び第４導電端子との間に電気的に連結される第２コイルを具備するセラミック本体と、
前記回路基板に前記第１乃至第４導電端子に対応して形成された第１乃至第４導電パッドの間に開示されて連結された第１乃至第４キャパシタと、を含み、
前記第１導電端子は前記アンテナに電気的に連結され、前記第３導電端子は前記ＲＦシステムの出力部に電気的に連結されて前記第２及び第４キャパシタはそれぞれ前記第２コイルに並列及び直列接続されて低い周波数帯域である第１周波数帯域共振回路を構成し、前記第１及び第３キャパシタはそれぞれ前記第１コイルに並列及び直列接続されて高い周波数帯域である第２周波数帯域共振回路を構成し、
前記第１及び第２コイルは互いに反対方向に巻かれて磁気結合することを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
【請求項3】
前記第１コイルは前記第２コイルの内部に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ帯域幅拡張装置。
【請求項4】
前記第１コイル及び第２コイルの水平断面の形状は円形や多角形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ帯域幅拡張装置。
【請求項5】
前記第２及び第４導電端子は外部インダクタを介在して接地に電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ帯域幅拡張装置。
【請求項6】
下面の４つの角にそれぞれ導電端子が形成されて中央に接地端子が形成された第１セラミックシートと、
第１キャパシタパターンが形成される第２セラミックシートと、
前記第１キャパシタパターンまたは第２キャパシタパターンと第１及び第２コイルパターンが形成される多数の第３セラミックシートと、
前記第１キャパシタパターンが形成される第４セラミックシートと、を含み、
前記各セラミックシートが順次積層されることで、前記第１及び第２コイルパターンはそれぞれビアホールを介して連結されてコイルを構成して互いに磁気結合され、第１及び第２キャパシタパターンはそれぞれ積層された状態で互いに重畳されてキャパシタを構成し、
前記コイルとキャパシタはビアホールを介して前記導電端子に電気的に連結されることを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
第１キャパシタパターンが形成される第２セラミックシートと、
前記第１キャパシタパターンまたは第２キャパシタパターンと第１及び第２コイルパターンが形成される多数の第３セラミックシートと、
前記第１キャパシタパターンが形成される第４セラミックシートと、を含み、
前記各セラミックシートが順次積層されることで、前記第１及び第２コイルパターンはそれぞれビアホールを介して連結されてコイルを構成して互いに磁気結合され、第１及び第２キャパシタパターンはそれぞれ積層された状態で互いに重畳されてキャパシタを構成し、
前記コイルとキャパシタはビアホールを介して前記導電端子に電気的に連結されることを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
【請求項7】
下面の４つの角にそれぞれ導電端子が形成されて中央に接地端子が形成された第１セラミックシートと、
一つの連結パターンが形成される第２セラミックシートと、
第１及び第２コイルパターンが形成される多数の第３セラミックシートと、
他の連結パターンが形成される第４セラミックシートと、を含み、
前記各セラミックシートが順次積層されることで、前記第１及び第２コイルパターンはそれぞれビアホールを介して連結されてコイルを構成して互いに磁気結合され、
前記コイルは連結パターンとビアホールを介して前記導電端子に電気的に連結されることを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
一つの連結パターンが形成される第２セラミックシートと、
第１及び第２コイルパターンが形成される多数の第３セラミックシートと、
他の連結パターンが形成される第４セラミックシートと、を含み、
前記各セラミックシートが順次積層されることで、前記第１及び第２コイルパターンはそれぞれビアホールを介して連結されてコイルを構成して互いに磁気結合され、
前記コイルは連結パターンとビアホールを介して前記導電端子に電気的に連結されることを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置。
【請求項8】
前記第１及び第２コイルパターンは互いに異なるセラミックシートに形成されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のアンテナ帯域幅拡張装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナ帯域幅拡張装置に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、ＬＴＥ移動通信端末機と事物インターネットなど多様な通信サービスが商用化されるにつれて一つの端末機で支援すべき周波数帯域が次第に増えており、製品のスリムデザイン化及び高容量バッテリの適用によってアンテナの大きさが次第に小さくなっている傾向にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
このような状況の中、アンテナの大きさが小さいながらも多重帯域、そして広帯域を具現し得るアンテナの開発に関する研究が設計技法と製造工法の多様な側面で行われているが、アンテナの大きさの制約による限界を克服できないでいる。特に、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信端末機の場合、広帯域アンテナ特性の具現の難しさを克服するためにチューナブルアンテナモジュールまたはＲＦスイッチを利用した周波数バンドスイッチングに対する適用が行われているが、コストの問題と回路設計の複雑性に関する問題を抱えている。
【0004】
例えば、図１ａはアンテナ方向への進行波とアンテナからの反射波をそれぞれ電源検出（Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を介して把握し、相対的な反射量を一定基準値以下に維持するように（ＶＳＷＲ基準管理）デジタル的にＤＡＣ値を調節することで、ＴＡＭ内部のＬＣ値を制御してアンテナのマッチングをリアルタイムでチューニングする方式である。
【0005】
図１ｂは、アンテナ接地フィーディングの位置を制御して望みの周波数にスイッチングする構造を示す図である。ＳＷ１とＳＷ２はスイッチを意味し、Ｍ１とＭ２はマッチング回路を意味する。
【0006】
ＳＷ１が連結される際とＳＷ２が連結される際のアンテナの共振長さが異なることによる共振周波数シフト（ｓｈｉｆｔ）を利用する。
【0007】
図１ａの従来技術によると、性能最適化のためのソフトウェアアルゴリズムが複雑であり、高価のＴＡＭを適用するため製造原価が上昇し、それを制御するために複雑な制御回路が必要であってＰＣＢの実装領域が不足になる短所がある。また、チューニング範囲を広げるために損失の大きいＬ値とＣ値が適用されて集中素子による損失が大きくなる。そして。外部ＤＣ電源の印加のためアンテナにノイズ問題を引き起こす恐れがある。
【0008】
図１ｂの従来技術によると、接地フィーディングの適正な離隔距離ｄに応じて周波数がシフトされる程度が異なるが、フィーディング端子から一定距離以上逸脱すると特定周波数帯域のアンテナの整合特性が悪くなる問題がある。よって、周波数のシフト量が多く必要であればスイッチのオン／オフに応じて選択されていない周波数帯域の特性が劣化する問題がある。また、アンテナのパターンとＤＣ電源が電気的に連結されており、電源によるアンテナノイズの影響のため感度の低下を誘発する。
【0009】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、小型アンテナが有する悪質な狭大域特性の限界を改善し、次第に周波数帯域が広がっている広帯域通信システムに適用して通信端末機の送受信性能を向上するアンテナ帯域幅拡張装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ＲＦシステムとアンテナとの間にこれらと電気的に連結されるように回路基板に実装されるアンテナ帯域幅拡張装置であって、前記アンテナに電気的に連結された第１導電端子と、前記第１導電端子と第１キャパシタを介在して電気的に連結された第２導電端子と、前記第１及び第２導電端子の間に電気的に連結される第１コイルと、前記ＲＦシステムの出力部に電気的に連結された第３導電端子と、前記第３導電端子と第２キャパシタを介在して電気的に連結された第４導電端子と、前記第３及び第４導電端子の間に電気的に連結される第２コイルと、前記第２及び第３導電端子と前記第１及び第４導電端子との間に介在される第３及び第４キャパシタと、を含み、前記第２キャパシタと前記第４キャパシタはそれぞれ前記第２コイルに並列及び直列接続されて低い周波数帯域である第１周波数帯域共振回路を構成し、前記第１キャパシタと前記第３キャパシタは前記第１コイルに並列及び直列接続されて高い周波数帯域である第２周波数帯域共振回路を構成し、前記第１及び第２コイルは互いに反対方向に巻かれて磁気結合することを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置が提供される。
【0011】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ＲＦシステムとアンテナとの間にこれらと電気的に連結されるように回路基板に実装されるアンテナ帯域幅拡張装置であって、下面に第１乃至第４導電端子が離隔形成され、内部に前記第１及び第２導電端子の間に電気的に連結される第１コイルと前記第３及び第４導電端子との間に電気的に連結される第２コイルを具備するセラミック本体と、前記回路基板に前記第１乃至第４導電端子に対応して形成された第１乃至第４導電パッドの間に開示されて連結された第１乃至第４キャパシタと、を含み、前記第１導電端子は前記アンテナに電気的に連結され、前記第３導電端子は前記ＲＦシステムの出力部に電気的に連結されて前記第２及び第４キャパシタはそれぞれ前記第２コイルに並列及び直列接続されて低い周波数帯域である第１周波数帯域共振回路を構成し、前記第１及び第３キャパシタはそれぞれ前記第１コイルに並列及び直列接続されて高い周波数帯域である第２周波数帯域共振回路を構成し、前記第１及び第２コイルは互いに反対方向に巻かれて磁気結合することを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置が提供される。
【0012】
前記第１コイルは前記第２コイルの内部に位置してもよい。
【0013】
前記第１コイル及び第２コイルの水平断面の形状は円形や多角形であってもよい。
【0014】
前記第２及び第４導電端子は外部インダクタを介在して接地に電気的に連結されてもよい。
【0015】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、下面の４つの角にそれぞれ導電端子が形成されて中央に接地端子が形成された第１セラミックシートと、第１キャパシタパターンが形成される第２セラミックシートと、前記第１キャパシタパターンまたは第２キャパシタパターンと第１及び第２コイルパターンが形成される多数の第３セラミックシートと、前記第１キャパシタパターンが形成される第４セラミックシートと、を含み、前記各セラミックシートが順次積層されることで、前記第１及び第２コイルパターンはそれぞれビアホールを介して連結されてコイルを構成して互いに磁気結合され、第１及び第２キャパシタパターンはそれぞれ積層された状態で互いに重畳されてキャパシタを構成し、前記コイルとキャパシタはビアホールを介して前記導電端子に電気的に連結されることを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置が提供される。
【0016】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、下面の４つの角にそれぞれ導電端子が形成されて中央に接地端子が形成された第１セラミックシートと、一つの連結パターンが形成される第２セラミックシートと、第１及び第２コイルパターンが形成される多数の第３セラミックシートと、他の連結パターンが形成される第４セラミックシートと、を含み、前記各セラミックシートが順次積層されることで、前記第１及び第２コイルパターンはそれぞれビアホールを介して連結されてコイルを構成して互いに磁気結合され、前記コイルは連結パターンとビアホールを介して前記導電端子に電気的に連結されることを特徴とするアンテナ帯域幅拡張装置が提供される。
【0017】
前記第１及び第２コイルパターンは互いに異なるセラミックシートに形成されてもよい。
【発明の効果】
【0018】
以上説明したように本発明によれば、小型アンテナが有する悪質な狭大域特性の限界を改善し、次第に周波数帯域が広がっている広帯域通信システムに適用して通信端末機の送受信性能を向上するアンテナ帯域幅拡張装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1a】従来技術を示す図である。
【図1b】従来技術を示す図である。
【図2】本発明の一実施例による帯域幅拡張装置と、層別構造とを示す図である。
【図3a】本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の内部連結構造を示す図であって、低い周波数帯域と高い周波数帯域に影響を及ぼすコイルパターンの間に結合された構造を示す図である。
【図3b】本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の内部連結構造を示す図であって、低い周波数帯域と高い周波数帯域に影響を及ぼすコイルパターンの分離された構造を示す図である。
【図3c】コイルパターンの他の例を示す図である。
【図4】本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の内部平面図である。
【図5】本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の等価回路図である。
【図6a】第１共振周波数（９２５ＭＨｚ）における磁界フィールド（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）の分布を示す図である。
【図6b】第２共振周波数（１９９０ＭＨｚ）における磁界フィールドの分布を示す図である。
【図7a】第１コイルの大きさに対する反射損失（ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ）の影響を示すグラフである。
【図7b】第２コイルの大きさに対する反射損失の影響を示すグラフである。
【図8a】外部インダクタＬ３に対する反射損失の影響を示すグラフである。
【図8b】外部インダクタＬ４に対する反射損失の影響を示すグラフである。
【図9】外部インダクタＬ３とＬ４のインダクタンス値を介して測定した反射損失特性を示すグラフである。
【図10a】コイルの大きさを最適化して測定した反射損失値を示すグラフである。
【図10b】第１共振周波数帯域と第２共振周波数帯域における挿入損失に対する周波数特性を示すグラフである。
【図11】特定製品でＬＣマッチングを行ったアンテナの反射損失と本発明のアンテナ帯域幅拡張装置が適用されたアンテナのＳ１１［ｄＢ］を比較して測定したグラフである。
【図12a】第１共振周波数帯域における放射効率を示すグラフである。
【図12b】第２共振周波数帯域における放射効率を示すグラフである。
【図13】本発明の他の実施例による帯域幅拡張装置を示す図である。
【図14】本発明の他の実施例による帯域幅拡張装置の結線図である。
【図15】本発明の他の実施例による帯域幅拡張装置の内部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0021】
図２の（ａ）は本発明の一実施例による帯域幅拡張装置を示し、図２の（ｂ）は層別構造を示し、図３は本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の内部連結構造を示すが、図３ａは低い周波数帯域と高い周波数帯域に影響を及ぼすコイルパターンの間に結合された構造を示し、図３ｂは低い周波数帯域と高い周波数帯域に影響を及ぼすコイルパターンの分離された構造を示し、図３ｃはコイルパターンの他の例を示し、図４は本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の内部平面図である。図３ｂにおいて、同じ導電パターンについては図面符号を省略する。
【0022】
アンテナ帯域幅拡張装置は六面体状のセラミック本体１０を具備するが、セラミック本体１０はそれぞれ導電パターンが形成されたセラミックシート１１、１２、１３、１４、１５、１６が積層されて構成され、セラミック本体１０の下面に導電端子２１、２２、２３、２４と接地端子２５が露出される。ここで、接地端子２５ははんだ付け強度を増加するためのダミー（ｄｕｍｍｙ）端子であってもよく、省略されても特性に大きい影響を及ぼさない。接地端子２５を省略する場合、下面に露出された導電端子２１、２２、２３、２４はセラミック本体の側面まで延長される構造を有する。
【0023】
アンテナ帯域幅拡張装置は真空ピックアップによる表面実装が可能で、例えば携帯電話の内部に装着された回路基板に実装されるが、独立した部品として例えばＲＦシステムの出力部（ｆｅｅｄ ｐｏｒｔ）とアンテナと連結された給電ポートとの間でこれらと電気的に連結される。
【0024】
セラミック本体１０の各セラミックシート（またはグリーンシート）１１、１２、１３、１４、１５、１６にプリントされて形成された導電パターンはビアホールを介して３次元形状に電気的または磁気的に連結されて回路を構成する。
【0025】
言い換えると、図２の（ｂ）のように各層、この実施例では６つの層を成すセラミックシート１１〜１６で導電パターン（即ち、コイルパターン、キャパシタパターン、連結パターンなど）として例えば銀（Ａｇ）ペーストがプリントされて形成され、各セラミックシート１１〜１６を積層しＬＴＣＣ工法を利用して焼成することでセラミック本体１０を形成する。
【0026】
上述したように、セラミックシート１１の下面の４つの角に導電端子２１、２２、２３、２４が形成されて中央に接地端子２５が形成され、各導電端子２１、２２、２３、２４の所定位置でセラミックシート１１にビアホール１０１、１０４、２０１、２０４が形成される。
【0027】
ここで、各セラミックシートで同じ位置に形成されるビアホールには同じ符号が付与される。
【0028】
セラミックシート１２の上面にはキャパシタパターン１１２、１２１、２１２、２２１と連結パターン２４１、２４２、２４３、２４４が形成され、これらをセラミックシート１１の導電端子２１、２２、２３、２４に電気的に連結するためにセラミックシート１１に形成されたビアホール１０１、１０４、２０１、２０４と同じ位置にビアホールが形成される。
【0029】
セラミックシート１３にはキャパシタパターン１１１、１２２、２１１、２２２とコイルパターン１３１、２３１が形成され、セラミックシート１４にはキャパシタパターン１１２、１２１、２１２、２２１とコイルパターン１３２、２３２が形成され、セラミックシート１５にはキャパシタパターン１１１、１２２、２１１、２１２とコイルパターン１３３、２３３が形成され、セラミックシート１６にはキャパシタパターン１１２、１２１、２１２、２２１と連結パターン２４５、２４６が形成される。
【0030】
各セラミックシート１３、１４、１５、１６には上下間の電気的連結のためのビアホールが形成されるが、図２の（ｂ）のように導電端子２１、２２、２３、２４と直接的な電気的連結のためのビアホール１０１、１０４、２０１、２０４、コイルパターン１３１、１３２、１３３・２３１、２３２、２３３を相互電気的に連結するためのビアホール（符号なし）、そして各キャパシタパターン１１１、１１２・１２１、１２２・２１１、２１２・２２１、２２２と導電端子２１・２２・２３・２４との電気的連結のためのビアホール１０２、１０３・１０５、１０６・２０２、２０３・２０５、２０６が各セラミックシート１３、１４、１５、１６の適切な位置に形成される。説明されていないビアホールを含み、図２の（ｂ）においてビアホールは黒い四角の点で示される。
【0031】
これを図３ｂのように立体的に示すと、導電端子２１、２２、２３、２４はビアホール１０１、１０４、２０１、２０４に詰められた伝導性プラグ１０１’、１０４’、２０１’、２０４’とビアホール１０２、１０３・１０５、１０６・２０２、２０３・２０５、２０６に詰められた伝導性プラグ１０２’、１０３’・１０５’、１０６’・２０２’、２０３’・２０５’、２０６’を介してそれぞれキャパシタパターン１１１、１１２・１２１、１２２・２１１、２１２・２２１、２２２に連結され、ビアホール１０３、１０６、２０３、２０６に詰められた伝導性プラグ１０３’、１０６’、２０３’、２０６’を介してそれぞれ第１及び第２コイル１３０、２３０に連結される。
【0032】
よって、全体的に各キャパシタパターン１１１、１１２・１２１、１２２・２１１、２１２・２２１、２２２はキャパシタを構成し、コイルパターン１３１、１３２、１３３・２３１、２３２、２３３は磁界結合された第１コイル１３０と第２コイル２３０を形成するが、これに関する回路の説明は後述する。
【0033】
この実施例では第１コイル１３０を成すコイルパターン１３１、１３２、１３３がそれぞれ第２コイル２３０を成すコイルパターン２３１、２３２、２３３の内部に含まれる大きさで全て同じセラミックシート１３、１４、１５に形成されることを例に挙げているが、必要に応じてそれぞれ異なる層を構成するセラミックシートに形成されてもよいことはもちろんである。
【0034】
例えば、図３ｃは図示の便宜上、他の構成部分は除去しコイルの結合関係のみを示すが、第１コイル１３０と第２コイル２３０は同じ大きさで互いに異なる層を構成するセラミックシートに形成されてそれぞれターン数が異なってもよい。
【0035】
以下、本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の構成と動作について具体的に説明する。
【0036】
図５は、本発明の一実施例による帯域幅拡張装置の等価回路図である。
【0037】
アンテナ帯域幅拡張装置はアンテナと内部ＲＦシステムとの間に介在されて設置されるが、図３において、導電端子２１はアンテナに連結された給電ポートと電気的に連結され、導電端子２３はＲＦシステムの出力部と電気的に連結される。
【0038】
よって、ＲＦシステムから導電端子２３を介して伝達された信号エネルギーは第２コイル２３０に伝達され、第２コイル２３０で生成された磁界フィールドの磁束成分によって第１コイル１３０に誘導電流が結合され、導電端子２１に伝達されてアンテナの給電ポートに伝達される。
【0039】
図５に示したように、第２コイル２３０が巻かれた方向の反対方向に第１コイル１３０を巻いて互いに磁界結合を誘導する。その結果、第１コイル１３０と第２コイル２３０が巻かれた方向によって低い周波数帯域（第１共振周波数帯域）は第１コイル１３０と第２コイル２３０との間の領域で強い磁界結合を誘導し、高い周波数帯域（第２共振周波数帯域）は第１コイル１３０と第２コイル２３０の中心部領域で強い磁界結合を介して信号エネルギーが伝達されるようにする。
【0040】
第１コイル１３０が第２コイル２３０の内部に形成されたこの実施例では第１コイル１３０と第２コイル２３０の巻かれた方向が互いに反対方向になるようにコイルを形成しているが、第１コイル１３０と第２コイル２３０の巻かれた方向を同じく具現してコイルの中心部に磁界結合を形成する構造も含む。
【0041】
キャパシタパターン１１１、２２１・１１２、１２２・１２１、２１１・２１２、２２２はそれぞれ積層構造を具備して図４のキャパシタＣ１４，Ｃ１２，Ｃ３２及びＣ３４を構成し、各セラミックシート１３、１４、１５に形成されたコイルパターン１３１、１３２、１３３・２３１、２３２、２３３は積層されて第１コイル１３０と第２コイル２３０を構成する。
【0042】
よって、各キャパシタＣ１２とＣ１４，Ｃ３２とＣ３４はそれぞれ第１及び第２コイル１３０、２３０に並列接続され、各導電端子２１、２２、２３、２４の間のキャパシタンス値をローディングする。
【0043】
ここで、各第１及び第２コイル１３０、２３０は電気的に連結されていないが、第２コイル２３０で生成された磁界フィールドの磁束成分（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）によって第１コイル１３０に誘導電流が結合され、ＲＦシステムの出力部における信号エネルギーがアンテナの給電ポートまで伝達される。
【0044】
上述したように、この実施例では各セラミックシート１３、１４、１５で第１及び第２コイル１３０、１２０の一部分であるコイルパターン１３１、１３２、１３３・２３１、２３２、２３３が同時に形成されるが、これに限ることはない。また、上述したように、第１及び第２コイル１３０、２３０は互いに異なる大きさに形成されて一つのコイルが他の一つのコイルの内部に位置する構造を有するが、この実施例では第１コイル１３０が第２コイル２３０に完全に含まれる構造であってコイル間の結合を最大化して信号エネルギーの損失を最小化する構造である。
【0045】
第２コイル２３０に直列接続されたキャパシタＣ１４、並列接続されたＣ１２は第２コイル２３０と結合して一つのＬＣ共振回路を形成し、第１コイル１３０に直列接続されたキャパシタＣ１２、並列接続されたＣ３２は第１コイル１３０と結合して他のＬＣ共振回路を形成する。
【0046】
図５を参照すると、帯域幅拡張装置は、低周波帯域に影響を及ぼす第１共振周波数ブロック１００と高周波帯域に影響を及ぼす第２共振周波数ブロック２００に区分される。
【0047】
よって、第１共振周波数に主な影響を及ぼす要素は第２コイル２３０とキャパシタＣ１４，Ｃ３４及び外部インダクタＬ４であり、第２共振周波数に主な影響を及ぼす要素は第１コイル１３０とキャパシタＣ１２、Ｃ３２及び外部インダクタＬ３である。第１及び第２コイル１３０、２３０によって形成される相互インダクタンスＬＭは第１共振周波数と第２共振周波数に同時に影響を及ぼす。
【0048】
まとめると、第２コイル２３０とキャパシタＣ１４、Ｃ３４及び外部インダクタＬ４は低周波帯域に影響を及ぼす第１共振周波数ブロック１００を形成し、第１コイル１３０とキャパシタＣ１２、Ｃ３２及び外部インダクタＬ３は高周波帯域に影響を及ぼす第２共振周波数ブロック２００を形成する。
【0049】
ここで、導電端子２２、２４はそれぞれインダクタＬ３とＬ４を介在して接地に電気的に連結される。
【0050】
ＲＦシステムの出力部に連結された導電端子２３において、アンテナの給電ポートに連結された導電端子２１に信号エネルギーを効率的に伝達するために第１及び第２コイル１３０、２３０の磁気結合を強く形成すべきである。
【0051】
コイルの間のカップリングを説明するために一般に結合係数（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ， ｋ）を使用するが、ｋは０から１の間の値を有し、０はコイルの間が互いに分離（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）されという意味で、１はコイルの間が理想的に結合（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）されていることを意味する。一般にコイルの形状、間隔、方向などに応じてｋ値に影響を及ぼす。
【0052】
本発明のアンテナ帯域幅拡張装置は第２コイル２３０が第１コイル１３０を完全に含み、互いに反対方向に巻かれて磁界結合された構造であって、第１周波数帯域はコイル間の離隔距離を最小化して信号エネルギーの損失を最小化しており、第２共振周波数帯域はコイルの中心部に磁界結合を強くして損失を最小化しながらも広帯域にわたって信号エネルギーの伝達を可能にした構造である。
【0053】
図６ａと図６ｂは第１共振周波数（９２５ＭＨｚ）と第２共振周波数（１９９０ＭＨｚ）における磁界フィールドの分布を示す図である。第１共振周波数において第１及び第２コイル１３０、２３０の間の領域で磁界フィールドが強く形成され、第２共振周波数において第１コイル１３０の内側領域で磁界フィールドが強く形成される。
【0054】
図７ａは、第１コイル１３０の大きさに対する反射損失の影響を示すグラフである。第１コイルの大きさが大きくなるほど第１共振周波数には大きな変化がない一方、第２共振周波数が低い方に移動することが分かる。
【0055】
図７ｂは、第２コイル２３０の大きさに対する反射損失の影響を示すグラフである。第２コイルの大きさが大きくなるほど第１共振周波数が低い方に移動し、第２共振周波数には大きい変化がないことが分かる。
【0056】
図８ａは外部インダクタＬ３に対する反射損失の影響を示すグラフであって、Ｌ３のインダクタンス値が低くなるほど第２共振周波数は高い方に移動し、適切な値を介した第２共振周波数でのインピーダンスマッチングを最適化する。
【0057】
図８ｂは外部インダクタＬ４に対する反射損失の影響を示すグラフであって、Ｌ３のインダクタンス値が低くなるほど第１共振周波数は高い方に移動し、適切な値を介した第１共振周波数でのインピーダンスマッチングを最適化する。
【0058】
図９は、第１及び第２コイルの水平断面の形状がそれぞれ四角形状であって０．５ｍｍ×０．５ｍｍと１．０ｍｍ×１．０ｍｍの大きさを有する際に各コイルに直列及び並列連結されたキャパシタＣ１４、Ｃ１２、Ｃ３２及びＣ３４のキャパシタンス値に対する影響を実測し、適切な外部インダクタＬ３とＬ４のインダクタンス値を介して測定した反射損失特性である。
【0059】
下記［表１］と［表２］は図９の測定結果に適用されたサンプルＳのコイルの大きさと外部インダクタＬ３とＬ４のインダクタンス値であり、［表３］は図９の測定結果に適用されたそれぞれのキャパシタンス値をまとめたものである。
【0060】
【表1】
【0061】
【表2】
【0062】
【表3】
【0063】
図１０ａはコイルの大きさを最適化して測定した反射損失値であって、特定製品に合わせて第１共振周波数と第２共振周波数を最適化したものを示し、図１０ｂは第１共振周波数帯域と第２共振周波数帯域における挿入損失に対する周波数特性を示す。
【0064】
図１１は、ＰＣＢの大きさが１３０ｍｍ×６５ｍｍ×０．８ｍｍであるＦＲ４ Ｂａｒｅ ＰＣＢ基準において、特定製品でＬＣマッチングを行ったアンテナの反射損失と本発明のアンテナ帯域幅拡張装置が適用されたアンテナの反射本質を比較して測定したグラフであり、［表４］はＬＣマッチング回路のみ備えたアンテナと帯域幅拡張装置が追加された際のアンテナの帯域幅の改善効果をまとめたものである。
【0065】
【表4】
【0066】
［表４］を参照すると、帯域幅拡張装置が含まれたアンテナの帯域幅はＬＣマッチング回路のみで設計されたアンテナの帯域幅に比べＶＳＷＲが４．０基準で第１共振周波数帯域で１００％の帯域幅の改善があり、第２共振周波数帯域では６５％の帯域幅の改善がある。
【0067】
図１２ａは第１共振周波数帯域における放射効率を示すグラフであって、本発明で制限した帯域幅拡張装置を備えた場合とＬＣマッチング回路のみがある場合における放射効率を比較測定したグラフである。
【0068】
グラフから見られるように、帯域幅拡張装置が含まれた場合（実線で表示）がＬＣマッチング回路のみ適用された場合に比べ共振周波数におけるピーク放射効率が落ちるが、両端側の境界付近の周波数では帯域幅の拡張効果による不整合（ｍｉｓｍａｔｃｈｉｎｇ）損失を減らして放射効率を増加し、全体的に均一な（Ｆｌａｔ）放射効率が得られることが分かる。
【0069】
図１２ｂは第２共振周波数帯域における放射効率を示すグラフであって、帯域幅拡張装置を備えた場合とＬＣマッチング回路のみがある場合における放射効率を比較測定したグラフである。図１２ａのように、帯域幅拡張装置が含まれた場合（実線で表示）がＬＣマッチング回路のみ適用された場合に比べ両端側の境界付近の周波数では帯域幅の拡張効果による不整合損失を減らして放射効率を増加し、全体的に均一な放射効率が得られることが分かる。
【0070】
上述したように、本発明による帯域幅拡張装置は内部ＲＦシステムと任意のインピーダンス特性を有するアンテナとの間に介在されて適用されるが、マッチング回路の前端や後端に適用されてアンテナの帯域幅を拡張するか、マッチング回路なしにアンテナの後端にすぐに適用されてアンテナインピーダンスのマッチングと共に帯域幅を拡張することもできる。
【0071】
前記実施例では第１及び第２コイルの水平断面の形状が四角形であるものを例に挙げて説明したがこれに限ることはなく、円形や他の多角形であってもよい。
【0073】
この実施例のアンテナ帯域幅拡張装置は前記位置実施例のアンテナ帯域幅拡張装置に比べ内部にキャパシタパターンを備えずに 第１及び第２コイル１３０、２３０と連結パターン２４１、２４３、２４５、２４６を備える。
【0074】
詳しくは、図１３を見るとセラミック本体１０の下面の４つの角に導電端子２１、２２、２３、２４が形成されるが、はんだ付け強度を向上するためにセラミック本体１０の側壁に沿って各導電端子２１、２２、２３、２４を延長する。
【0075】
下面中央には図１５のように接地端子２５を形成するかはんだ付け強度を向上するためのダミー端子を形成するか、または何も形成しなくてもよい。
【0076】
セラミック本体１０は、図１５のようにセラミックシート１１乃至１６を積層しＬＴＣＣ工法を利用して焼成することで形成する。
【0077】
セラミックシート１１の下面には４つの角に導電端子２１、２２、２３、２４が形成されて中央に接地端子２５が形成されるが、各導電端子２１、２２、２３、２４の所定位置でセラミックシート１１にはビアホール１０１、１０４、２０１、２０４が形成される。セラミックシート１２の上面には連結パターン２４１、２４３が形成されるが、これらをセラミックシート１１の導電端子２１、２２、２３、２４に電気的に連結するビアホール１０４、２０４が形成される。
【0078】
また、セラミックシート１３、１４、１５にはコイルパターン１３１、１３２、１３３・２３１、２３２、２３３が形成され、ビアホール１０４、２０４が形成されるが、セラミックシート１６には連結パターン２４５、２４６とビアホール１０４、２０４が形成される。
【0079】
よって、全体的にコイルパターン１３１、１３２、１３３・２３１、２３２、２３３は磁界結合された第１コイル１３０と第２コイル２３０を形成する。
【0080】
前記実施例のように、この実施例のアンテナ帯域幅拡張装置はアンテナと内部ＲＦシステムとの間に介在されて設置され、導電端子２１はアンテナと連結された給電ポートと電気的に連結され、導電端子２３はＲＦシステムの出力部と電気的に連結される。
【0081】
よって、ＲＦシステムから導電端子２３を介して伝達された信号エネルギーは第２コイル２３０に伝達され、第２コイル２３０から生成された磁界フィールドの磁束成分によって第１コイル１３０に誘導電流が結合され、導電端子２１に伝達されてアンテナの給電ポートに伝達される。
【0082】
図１４を見ると、セラミック本体１０は回路基板の上に装着されるが、回路基板には導電端子２１、２２、２３、２４に対応する導電パッドが形成され、これらの導電パッドの間にはキャパシタＣ１４，Ｃ１２，Ｃ３２及びＣ３４が装着される。
【0083】
よって、アンテナ帯域幅拡張装置のセラミック本体１０が回路基板に実装されながら各キャパシタＣ１４，Ｃ１２，Ｃ３２及びＣ３４は第１及び第２コイルと並列接続され、各導電端子２１、２２、２３、２４の間のキャパシタンス値をローディングする。
【0084】
前記一実施例のように、第２コイル２３０に直列接続されたキャパシタＣ１４、並列接続されたＣ１２は第２コイル２３０と結合して一つのＬＣ共振回路を形成し、第１コイル１３０に直列連結されたキャパシタＣ１２、並列接続されたＣ３２は第１コイル１３０と結合して他のＬＣ共振回路を形成する。
【0085】
同じく、各第１及び第２コイル１３０、２３０は電気的に連結されていないが、第２コイル２３０で生成された磁界フィールドの磁束成分によって第１コイル１３０に誘導電流が結合され、ＲＦシステムの出力部における信号エネルギーがアンテナの給電ポートまで伝達される。
【0086】
この実施例によると、アンテナ帯域幅拡張装置のセラミック本体内部でキャパシタを具現する必要がないため構造が簡単であり、キャパシタＣ１４，Ｃ１２，Ｃ３２及びＣ３４の容量を変更することが容易であるため特性を容易に調節することができる。
【0087】
そして、アンテナのインピーダンス特性と端末機の構造に応じて導電端子２１がＲＦシステムの出力部に、そして導電端子２３がアンテナに連結される構造に変更されてもよい。
【0088】
以上のような構成により、小型アンテナが有する悪質な狭大域特性の限界を改善し、次第に周波数帯域が広がっている広帯域通信システムに適用して通信端末機の送受信性能を向上するアンテナ帯域幅拡張装置を提供することが可能となる。また、以上のような構成により、構造が簡単で製造原価が安価な上、電子機器内で実装領域を多く取らないアンテナ帯域幅拡張装置を提供することが可能となる。また、以上のような構成により、アンテナ帯域幅拡張装置を利用して高費用と複雑な設計を要するスイッチ基盤の回路設計を代替し、Ｌｏｗ−Ｌｏｗ ＬＴＥ ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を適用するための技術を確保することが可能となる。
【0089】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0090】
１０ セラミック本体１１、１２、１３、１４、１５、１６ セラミックシート
２１、２２、２３、２４ 導電端子
２５ 接地端子
１００ 第１共振周波数ブロック
２００ 第２共振周波数ブロック
１１１、１１２、１２１、１２２、２１１、２１２、２２１、２２２ キャパシタパターン
１３０ 第１コイル
２３０ 第２コイル
１３１、１３２、１３３、２３１、２３２、２３３ コイルパターン
１０１〜１０６、２０１〜２０６ ビアホール
２４１〜２４６ 連結パターン