特許 6298103 アンテナモジュール、および当該アンテナモジュールを用いたモバイル端末

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6298103

(24)【登録日】2018年3月2日

(45)【発行日】2018年3月20日

(54)【発明の名称】アンテナモジュール、および当該アンテナモジュールを用いたモバイル端末

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/10 20060101AFI20180312BHJP

   H01Q 1/24 20060101ALI20180312BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/10

   H01Q1/24 Z

【請求項の数】8

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-119327(P2016-119327)

(22)【出願日】2016年6月15日

(65)【公開番号】特開2017-85540(P2017-85540A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2016年6月16日

(31)【優先権主張番号】201510700339.7

(32)【優先日】2015年10月26日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】515342457

【氏名又は名称】エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＡＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＰＴＥ．ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000040

【氏名又は名称】特許業務法人池内・佐藤アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】タン、マーク

(72)【発明者】

【氏名】ン、グァン−ホン

(72)【発明者】

【氏名】タイ、ユー−ショウ

【審査官】 宮田 繁仁

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２５４７４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０５９０８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−１１６３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２４３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０７７９５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０７８３３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ１／００−１／５２、１３／００−１３／２８

Ｈ０４Ｍ１／０２−１／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の放射部と、前記第１の放射部に部分的に接続する第２の放射部と、前記第１の放射部と前記第２の放射部との間に設けられたカップリング隙間とを備える放射体と、
システムグランドと、前記システムグランドに電気的に接続する接地ラインと、給電ラインと、前記接地ラインのオンオフを制御するチューニングスイッチとを備え、前記放射体に対向して予め定められた距離で離間する回路基板と、
前記第１の放射部における前記回路基板に対向する側に配置され、前記第１の放射部に絶縁して接続されるとともに前記給電ラインに電気的に接続される静電容量給電シートとを備え、
前記接地ラインは、前記第１の放射部に電気的に接続され、前記システムグランドは、前記第２の放射部に電気的に接続されているアンテナモジュールであって、
前記第１の放射部に取り付けられるプラスティック実装部材をさらに備え、前記静電容量給電シートは、前記プラスティック実装部材における前記回路基板に面する側に固定されることを特徴とするアンテナモジュール。

【請求項2】

前記チューニングスイッチは、チューニング可能なＬＣ共振回路であり、前記ＬＣ共振回路は、システムグランドと前記接地ラインとの間に電気的に接続される、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項3】

前記ＬＣ共振回路は、並列に接続された一定インダクタンスと変更可能な静電容量とを備える、請求項２に記載のアンテナモジュール。

【請求項4】

前記給電ラインは、第１のピンを介して前記給電静電容量シートに直接接触される、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項5】

前記接地ラインは、第２のピンを介して前記第１の放射部に直接接触される、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項6】

前記システムグランドは、第３のピンを介して前記第２の放射部に直接接触される、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項7】

放射周波数の範囲が７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚである、請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項8】

金属バックカバーと、請求項１〜７のいずれかに記載のアンテナモジュールとを備え、前記金属バックカバーが前記アンテナモジュールの放射体とされることを特徴とするモバイル端末。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアンテナ技術に関し、特に、低周波数アンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信技術の発展に伴い、たとえば携帯電話、パネルコンピュータ、携帯型マルチメディアプレヤーなどのような、モバイル端末デバイスは、人々の生活において広く適用されている。モバイル端末デバイスの内部には、一般には、無線信号を送受信するためのアンテナモジュールが配置されて、モバイル端末デバイスの無線通信機能をサポートする。

【0003】

製品全体の堅牢性を向上するために、従来のスマートフォンなどのモバイル端末デバイスは、たとえば、金属バックカバーまたは金属フレームのような金属ケーシングを用いることが多くなるが、金属ケーシングが、電磁波に対して一定のシールドまたは吸収の作用を生じるため周波数帯域が狭く、効率が低いという問題を生じる。モバイル通信技術の進化に伴い、モバイル端末デバイスが覆う必要があるモードはますます多くなり、ＧＳＭ(登録商標)、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＷＣＤＭＡ(登録商標)、ＴＤ-ＳＣＤＭＡ、ＬＴＥなどを含み、異なるモバイル通信モードは、異なる周波数帯域を用いる。

【0004】

従来技術では、モバイル端末デバイスは、アンテナが外部に設けられる、または、特殊な設計によりアンテナが金属ケーシングに囲まれないようにする必要がある。しかしながら、このような形態は、アンテナの放射空間を制限するためアンテナの周波数帯域を制限する一方、モバイル端末デバイス全体の美観に影響を与える。

【0005】

したがって、新型のアンテナモジュールを提供して、上記の技術問題を解決する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、低周波数で放射することができるとともに全体としての外観が良好であるアンテナモジュール、および当該アンテナモジュールを有するモバイル端末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】

【0007】

本発明に係るアンテナモジュールは、第１の放射部と、前記第１の放射部に部分的に接続する第２の放射部と、前記第１の放射部と前記第２の放射部との間に設けられたカップリング隙間とを備える放射体と、
システムグランドと、前記システムグランドに電気的に接続された接地ラインと、給電ラインと、前記接地ラインのオンオフを制御するチューニングスイッチとを備え、前記放射体に対向して予め定められた距離で離間する回路基板と、
前記第１の放射部における回路基板に対向する側に配置され、前記第１の放射部に絶縁して接続されるとともに前記給電ラインに電気的に接続される静電容量給電シートとを備え、
前記接地ラインは、前記第１の放射部に電気的に接続され、前記システムグランドは、前記第２の放射部に電気的に接続されていることを特徴とするアンテナモジュール。

【0008】

本発明に係るアンテナモジュールでは、前記チューニングスイッチは、チューニング可能なＬＣ共振回路であり、前記ＬＣ共振回路は、システムグランドと前記接地ラインとの間に電気的に接続される。

【0009】

本発明に係るアンテナモジュールでは、前記ＬＣ共振回路は、並列に接続された一定インダクタンスと変更可能な静電容量とを備える。

【0010】

本発明に係るアンテナモジュールでは、前記第１の放射部に取り付けられるプラスティック実装部材をさらに備え、前記静電容量給電シートは、前記プラスティック実装部材における前記回路基板に面する側に固定される。

【0011】

本発明に係るアンテナモジュールでは、前記給電ラインは、第１のピンを介して前記給電静電容量シートに直接接触される。

【0012】

本発明に係るアンテナモジュールでは、前記接地ラインは、第２のピンを介して前記第１の放射部に直接接触される。

【0013】

本発明に係るアンテナモジュールでは、前記システムグランドは、第３のピンを介して前記第２の放射部に直接接触される。

【0014】

本発明に係るアンテナモジュールでは、放射周波数の範囲が７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚである。

【0015】

モバイル端末であって、金属バックカバーと、本発明に係るいずれかのアンテナモジュールとを備え、前記金属バックカバーが前記アンテナモジュールの放射体とされる。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係るアンテナモジュールは、低周波数で放射することができるとともに全体としての外観が良好である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明に係るモバイル端末を示す部分分解模式図である。

【図2】図２は、図１における回路基板の裏面の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、図１におけるチューニングスイッチの回路構成を示す図である。

【図4】図４は、本発明に係るモバイル端末のアンテナモジュールの７００ＭＨｚの周波数帯域での電流の流れを示す模式図である。

【図5】図５は、本発明に係るモバイル端末のアンテナモジュールの９００ＭＨｚの周波数帯域での電流の流れを示す模式図である。

【図6】図６は、本発明に係るモバイル端末のアンテナモジュールの異なる静電容量値でのエコー損失を示すグラフである。

【図7】図７は、本発明に係るモバイル端末のアンテナモジュールの異なる静電容量値での効率を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面、および、実施形態を結合して、本発明をさらに説明する。

【0019】

図１と、図２とを参照する。これらの図面は、本発明に関するモバイル端末デバイスの一つの実施形態を示す模式図である。

【0020】

本実施形態で示すモバイル端末デバイス１０は、携帯電話、パネルコンピュータ、または他のモバイル端末であってもよい。モバイル端末デバイス１０は、本発明に係るアンテナモジュール２００を用いることができる。具体的には、モバイル端末デバイス１０は、金属バックカバー１１０とアンテナモジュール２００とを備える。本実施形態のモバイル端末デバイス１０では、金属バックカバー１１０は、アンテナモジュール２００の放射体として用いられ、即ち放射体１１０と標示される。アンテナモジュール２００は、放射体１１０に対向し、かつ、予め設定された距離で離間して設けられた回路基板２１０と、静電容量給電シート２２０とをさらに備える。

【0021】

放射体１１０は、概ね長方形のボックス体状（盆状）であり、第１の放射部１１１と、第１の放射部１１１に部分的に連結する第２の放射部１１２と、第１の放射部１１１と第２の放射部１１２との間に位置するカップリング隙間１１３とを備える。本実施形態において、第１の放射部１１１と第２の放射部１１２とは、同一の金属基板であり、横方向（即ち金属バックカバー１１０の短辺方向）に沿って延伸するカップリング隙間１１３によって金属基板が二つの放射部に分割される。しかしながら、この隙間は、横方向に沿って金属基板を貫通してはいないため、二つの放射部は非貫通の箇所で互いに連結されている。このような構成を採用することで、金属バックカバーの外観を良好とするとともに、二つの放射部の間の導電を確保することができる。本実施形態において、カップリング隙間１１３には、プラスティック物体を充填することができる。

【0022】

静電容量給電シート２２０は、第１の放射部１１１における回路基板２１０に対向する側に設けられ、第１の放射部１１１に絶縁して接続される。具体的には、静電容量給電シート２２０は、第１の放射部１１１と第２の放射部１１２との連結箇所から離れる位置に設けられる。本実施形態において、アンテナモジュール２００は、静電容量給電シート２２０を実装するためのプラスティック実装部材２２１を備える。プラスティック実装部材２２１は、粘着、嵌め込みなどの方法によって第１の放射部１１１に固定される。静電容量給電シート２２０は、印刷、レーザ光による直接成形などの技術により、プラスティック実装部材２２１における回路基板２１０に面する側に成形される。プラスティック実装部材２２１に用いられるプラスティックと、隙間１１３に充填されるプラスティックとは、同じ材質を用いることができる。本実施形態において、プラスティック実装部材２２１の厚みは、約０．５ｍｍである。このような静電容量給電シート２２０と第１の放射部１１１とが絶縁して接続される構成を用いることにより、アンテナモジュールが７００ＭＨｚで放射するときに、静電容量給電シート２２０は静電容量カップリング効果によって放射体１１０への給電を実現する。

【0023】

回路基板２１０は、モバイル端末を接地させるためのシステムグランド２１１と、回路基板２１０における放射体１１０に面する側に実装されて、第１の放射部１１１に対向して設けられた接地ライン２１２と、モバイル端末の電源ラインに電気的に接続されて、アンテナモジュール２００に電力を供給する給電ライン２１３とを備える。給電ライン２１３は静電容量給電シート２２０に対向して設けられる。回路基板２１０は、さらに、システムグランド２１１と接地ライン２１２との間に電気的に接続され、接地ライン２１２のオンオフを制御するためのチューニングスイッチ２１４を備える。

【0024】

本実施形態において、給電ライン２１３は、第１のピン２１５を介して静電容量給電シート２２０に直接接触することによって、静電容量給電シート２２０との電気的接続を実現する。接地ライン２１２は、第２のピン２１６を介して第１の放射部１１１に直接に接触することによって、第１の放射部１１１との電気的接続を実現する。システムグランド２１１は、第３のピン２１７を介して第２の放射部１１２に直接接触によって、第２の放射部１１２との電気的接続を実現する。当該実施形態において、回路基板と放射体との予め設定された距離は、第２のピンまたは第３のピンの長さである。第１のピン、第２のピン、第３のピンは、弾力性針型ピン、または、他のばね接触構成であってもよい。システムグランド２１１と第２の放射部１１２とは、他の位置での大量のピンにより電気的接続を実現することができるため、放射部が安定的に接地することを確保することができる。

【0025】

図３を参照すれば、チューニングスイッチ２１４は、チューニング可能なＬＣ共振回路である。当該共振回路は、システムグランドと接地ラインとの間に接続されるとともに、並行に設けられた固定インダクタンス２１４１と調節可能な静電容量２１４２とを備える。調節可能な静電容量２１４２の静電容量値を段階的に調節することによって、アンテナモジュールが導通状態と静電容量状態との間での段階的な調節が実現される。

【0026】

図４を参照すれば、調節可能な静電容量２１４２の静電容量値が比較的高いときに、電流は第１のピン２１５を介して静電容量給電シート２２０に流れる。静電容量給電シート２２０の電力は、静電容量カップリング給電の効果によって第１の放射部１１１にカップリングされる。電流は、図４における矢印で示す方向に第３のピン２１７まで流れる。これにより、アンテナループを形成する。このとき、アンテナが放射可能な周波数は、７００ＭＨｚである。

【0027】

図５を参照すれば、調節可能な静電容量２１４２の静電容量値が比較的低いときに、電流は、第２のピン２１６を介して直接に第１の放射部１１１に流れる。電流は、図５における矢印で示す方向に、第３のピン２１７まで流れる。これにより、もう一つのアンテナループを形成する。このとき、アンテナが放射可能な周波数は９６０ＭＨｚである。

【0028】

図６は、異なる静電容量値（０．３ｐＦ、０．６６ｐＦ、１．３７ｐＦ、および、２．２６ｐＦ）の場合のアンテナモジュールのエコー損失のグラフを示している。図面から分かるように、静電容量値が比較的に低いときに、アンテナモジュールが放射する周波数は９００ＭＨｚの帯域にある。静電容量値が徐々に増大するにつれて、放射周波数は、低周波数の帯域に徐々に移動し、最終的に７００ＭＨｚの帯域に位置する。

【0029】

図７は、上記した異なる静電容量値の場合のアンテナモジュールの効率を示している。図面から分かるように、静電容量値が比較的に低いときに、８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数帯域の範囲内の効率は、比較的に良好である。静電容量値が比較的に高いときに、７００ＭＨｚ〜８００ＭＨｚ周波数帯域の範囲内の効率は、向上した。図７において、静電容量値を０．６６ｐＦ、および、１．３７ｐＦとした例の場合、７００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数帯域の範囲内の効率が最適化された。

【0030】

以上の記述は、本発明の実施形態に過ぎない。当然に、当業者にとっては、本発明の進歩構想を脱逸しない限り、改良することができるが、これらの改良は全て本発明の保護範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】