特許 7525456 デュアル周波数アンテナを備える伝送構造

(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】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】デュアル周波数アンテナを備える伝送構造

(51)【国際特許分類】

   H01Q 5/364 20150101AFI20240723BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20240723BHJP

   H01Q 5/357 20150101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H01Q5/364

H01Q1/38

H01Q5/357

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021154606

(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公開番号】P2022052763

(43)【公開日】2022-04-04

【審査請求日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】109132891

(32)【優先日】2020-09-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】517396113

【氏名又は名称】智易科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100159547

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴谷 裕二

(72)【発明者】

【氏名】▲黄▼智勇

(72)【発明者】

【氏名】羅 國彰

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００４／００８０４６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２７４１２０６（ＣＮ，Ｙ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ５／３６４

Ｈ０１Ｑ １／３８

Ｈ０１Ｑ ５／３５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デュアル周波数アンテナを備える伝送構造であって、前記伝送構造は、
基板と、
第１電気接続部を有する第１放射器であって、前記第１放射器が前記第１電気接続部から第１方向および第２方向に延在し、前記第１方向が前記第２方向の反対方向である第１放射器と、
前記第１電気接続部に隣接する第２電気接続部を有する第２放射器であって、前記第２電気接続部が第１側面と第２側面を有しており、前記第１側面が前記第２側面よりも前記第１電気接続部に近い側にあり、前記第２電気接続部が前記第１側面と前記第２側面との間に接地領域を形成する第２放射器と、を備え、
前記接地領域の長さは第１設定値よりも長く、
前記第２放射器が、前記第２電気接続部から前記第１方向に第１調整ブロックを延在させ、前記第１調整ブロックと前記第１放射器の前記第１方向に延在する部分とが互いに隣接し、かつ、溝により分離されており、
前記第２放射器が、前記第２電気接続部から前記第２方向に第２調整ブロックを延在させ、前記第２調整ブロックと前記第１放射器の前記第２方向に延在する別の部分とが互いに隣接し、かつ、別の溝により分離されている、
伝送構造。

【請求項2】

前記基板上に配置され、前記第１電気接続部に信号を供給するために用いられるケーブルであって、前記信号の供給方向は、前記第１方向および前記第２方向に対して垂直であるケーブルを更に備え、
前記ケーブルは、第２設定値よりも長い重なり長さで前記接地領域に重なっており、前記第２設定値は前記第１設定値以下である、請求項１に記載の伝送構造。

【請求項3】

前記第１放射器および前記第２放射器は、前記基板上に一体的に、プリントアンテナ構造を形成する一部品として形成される、請求項１に記載の伝送構造。

【請求項4】

前記第１放射器は、前記第１方向に偏向部と拡張ブロックを延在させ、前記偏向部が前記第１電気接続部と前記拡張ブロックとの間に接続される、請求項１に記載の伝送構造。

【請求項5】

前記第１放射器が、第１波長帯の電磁波を励起するために使用され、前記第１放射器の前記第１方向に延在する長さが、前記第１波長帯の波長の１／４である、請求項１に記載の伝送構造。

【請求項6】

前記第１放射器が、第２波長帯の電磁波を励起するために使用され、前記第１放射器の前記第２方向の長さが、前記第２波長帯の波長の１／４である、請求項５に記載の伝送構造。

【請求項7】

前記第２調整ブロックが、第１サブブロックと、第２サブブロックと、第３サブブロックとを備え、前記第１サブブロックが前記第２サブブロックと前記第３サブブロックとの間に位置し、前記第２サブブロックと前記第３サブブロックが第１サブブロックの反対方向の両側に延びている、請求項１に記載の伝送構造。

【請求項8】

前記第２調整ブロックが前記基板の接地面として使用され、前記第１サブブロックと前記第２サブブロックがＬ字型ブロックを形成し、前記第１サブブロックと前記第３サブブロックとがＴ字型ブロックを形成する、請求項７に記載の伝送構造。

【請求項9】

前記ケーブルは電流端と接地端を備え、前記電流端が前記第１電気接続部に電気的に接続し、前記接地端が前記第２電気接続部に電気的に接続する、請求項２に記載の伝送構造。

【請求項10】

前記第２設定値の前記第１設定値に対する比は、１以下であり、かつ、１／２、２／３または３／４より高い、請求項２に記載の伝送構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概してアンテナに関し、特にデュアル周波数アンテナを備える伝送構造に関する。

【背景技術】

【0002】

軽量、小型、スリム化を目指す電子製品の現在の設計に対応して、電子製品内の様々な回路要素は小型化される傾向にあり、電子製品内に配置されるアンテナは、マルチ周波数の用途に対応する必要があり、アンテナのサイズも小型化される必要がある。特に、ブロードバンドネットワークやマルチメディアサービスなどの適用分野において、デュアル周波数アンテナは２つの共振モードを提供可能であることから、デュアル周波数アンテナは２つの異なる共振帯域間で動作可能であり、更に広い周波数帯域をカバーすることができる。

【0003】

したがって、業界にとって重要な課題は、プリント回路基板上で使用可能で、アンテナの所要周波数を無線ローカルエリアネットワークの所要周波数帯域に簡単に調整できるデュアル周波数アンテナを提供することである。
特許文献１には、小型無線装置用の内部マルチバンドアンテナ、およびそのようなアンテナを備えた無線装置が開示されている。このアンテナの基本構造は２バンドのＰＩＦＡである。寄生素子（２３０）が、ＰＩＦＡの放射面（２２０）の外側輪郭の内側に、例えば、放射面の導体分岐（２２１、２２２）間の空間（２２９）内に追加される。寄生素子はアンテナの給電点（ＦＰ）の近くまで伸びており、そこからアンテナの接地面に自身の短絡導体（２３５）で接続される。この構造の寸法は、寄生素子に基づく共振周波数をＰＩＦＡの１つの共振周波数に近づけて対応する動作帯域が広くなるように、または、寄生素子により別の第３の動作帯域がアンテナに形成されるように決められている。寄生素子は放射面の周辺領域ではなく中央領域に配置されているため、無線装置のユーザの手により、寄生素子が形成した動作帯域におけるアンテナの整合性が大きく損なわれることはない。また、寄生素子に基づく共振周波数が上側の動作帯域にある場合、アンテナの整合性は下側の動作帯域でも向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第７，２５６，７４３Ｂ２号明細書「内部マルチバンドアンテナ」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、デュアル周波数アンテナを備える伝送構造に関する。伝送構造をプリント回路基板上で用いる場合、アンテナの所要周波数を簡単に調整することができる。

【0006】

本発明の一実施形態によると、デュアル周波数アンテナを備える伝送構造が提供される。伝送構造は、基板と、第１放射器と、第２放射器とを備える。第１放射器は第１電気接続部を有する。第１放射器は第１電気接続部から第１方向と第２方向に延在し、第１方向が第２方向の反対方向である。第２放射器は第１電気接続部に隣接する第２電気接続部を有する。第２電気接続部が第１側面と第２側面を有しており、第１側面が第２側面よりも第１電気接続部に近い側にあり、第２電気接続部が第１側面と前記第２側面との間に接地領域を形成し、接地領域の長さは第１設定値よりも長い。

【0007】

本発明の上記およびその他の側面が、以下に記載の好適かつ非限定的な実施形態の詳細な説明に関し、より良く理解され得るであろう。以下の説明は、添付の図面を参照して行う。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るデュアル周波数アンテナの概略図および部分拡大図である。

【0009】

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るデュアル周波数アンテナを備える伝送構造の概略図及び部分拡大図である。

【0010】

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係るデュアル周波数アンテナの反射損失特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の詳細な説明をいくつかの実施形態を用いて以下に開示する。しかしながら、開示される実施形態は、単に説明及び例示を目的とするものであり、本発明の保護の範囲を限定するものではない。同様／同一の要素を示すために、同様／同一の符号を使用する。以下の実施形態において、添付の図面の方向を示すために上、下、左、右、前、後などの方向を示す用語を用いるが、これらは、本発明を限定するものではない。

【0012】

本発明の一実施形態によれば、プリント５Ｇ／サブ６Ｇブロードバンドアンテナおよびその伝送構造が提供される。プリント５Ｇ／サブ６Ｇブロードバンドアンテナは、システム用途を達成するために周波数帯域を容易に調整することができる。５０オーム（Ω）の電気ケーブルがアンテナ給電点にはんだ付けされ、ケーブルのもう一方の端が無線周波数通信モジュールまで延在可能とする設計により、信号がアンテナに供給される。本実施形態において、システムは、プリントブロードバンドアンテナを採用しているため、３Ｄアンテナの場合に必要とされる金型コストおよび組み立てコストを省き、３Ｄアンテナに付随する変形リスクを回避する。プリントブロードバンドアンテナは、用途に関し、いくつかの選択肢を有利に提供する。例えば、プリントブロードバンドアンテナは、独立したプリント回路基板上で使用可能であったり、システムで動作可能であったりする。プリントブロードバンドアンテナは、様々なシステムの多様な用途に対応する独自の調整メカニズムを有する。

【0013】

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るデュアル周波数アンテナ１００の概略図および部分拡大図が示される。デュアル周波数アンテナ１００は、基板１１０と、第１放射器１２０と、第２放射器１３０とを備える。基板１１０は、プリント回路基板製造用の絶縁材料である。第１放射器１２０と第２放射器１３０は、基板１１０の表面上に一体的に形成されており、プリントアンテナ構造を形成する。第１放射器１２０は、信号供給点として用いられる第１電気接続部１２１を有する。第２放射器１３０は、第１電気接続部１２１に隣接する第２電気接続部１３１を有する。第２電気接続部１３１は接地領域として用いることができる。

【0014】

第１放射器１２０は、第１電気接続部１２１から第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に延在し、第１方向Ｄ１は第２方向Ｄ２の反対の方向である。また、第１放射器１２０は、偏向部１２２及び第１拡張ブロック１２３を第１方向Ｄ１に延在させており、偏向部１２２は、第１電気接続部１２１と第１拡張ブロック１２３との間に接続されており、第１拡張ブロック１２３は、４Ｇ／ＬＴＥ周波数帯域内などの低周波数信号のための無線周波数エミッタとして使用することができる。更に、第１放射器１２０は、第２拡張ブロック１２４を第２方向Ｄ２に延在させている。第２拡張ブロック１２４は、５Ｇ／サブ６Ｇ周波数帯域内などの高周波数信号のための無線周波数エミッタとして使用することができる。

【0015】

一実施形態において、第１放射器１２０は、第１電気接続部１２１から第１方向Ｄ１に第１長さＬ１で延在し、第１長さＬ１は、偏向部１２２の長さと第１拡張ブロック１２３の長さの和に等しい。第１長さＬ１は、第１放射器１２０が第１波長帯の電磁波を励起するために必要な長さに依存する。例えば、第１長さL１は第１波長帯の波長の１／４にほぼ等しい。第１長さL１は２５ｍｍ～４５ｍｍであり、第１波長帯の周波数は１７１０ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚである。

【0016】

更に、第１放射器１２０は、第１電気接続部１２１から第２方向Ｄ２に第２長さＬ２で延在し、第２長さＬ２は第２拡張ブロック１２４の長さに等しい。第２長さＬ２は、第１放射器１２０が第２波長帯の電磁波を励起するために必要な長さに依存する。例えば、第２長さL１は、第２波長帯の波長の１／４にほぼ等しい。第２長さL２は１２ｍｍ～１８ｍｍであり、第２波長帯の周波数は３２００ＭＨｚ～４５００ＭＨｚである。

【0017】

図１を参照する。第２電気接続部１３１は、第１側面１３１ａと第２側面１３１ｂを有する。第１側面１３１ａは、第２側面１３１ｂよりも第１電気接続部１２１に近い側にあり、言い換えると、第１側面１３１ａは第１電気接続部１２１に隣接している。溝１４１が、第１側面１３１ａと第１電気接続部１２１との間に形成されており、デュアル周波数アンテナ１００のインピーダンス整合を調整するために用いられる。

【0018】

また、第２電気接続部１３１は、第１側面１３１ａと第２側面１３１ｂとの間に形成された接地領域Ｇを有する。ケーブル１５０は、細長い帯形状を有し得る接地領域Ｇと重なる。ケーブル１５０の様相は図２に示す通りである。接地領域Ｇの長さＡは第１設定値よりも長く、言い換えると、第１側面１３１ａと第２側面１３１ｂとの間の距離は１０ｍｍなどの第１設定値よりも長い。

【0019】

更に、第２放射器１３０は、第２電気接続部１３１から第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２に延在する。例えば、第２放射器１３０は、第１調整ブロック１３２を第１方向Ｄ１に延在させている。第１調整ブロック１３２は、第１放射器１２０の偏向部１２２と第１拡張ブロック１２３に隣接する。第１溝１４２が、第１調整ブロック１３２と偏向部１２２との間に形成される。第２溝１４３が、第１調整ブロック１３２と第１拡張ブロック１２３との間に形成される。第１溝１４２と第２溝１４３とは相互に接続している。

【0020】

一実施形態においては、第１溝１４２および第２溝１４３は、デュアル周波数アンテナ１００のインピーダンス整合を調整するために用いられ、第１溝１４２および第２溝１４３は、等しい幅または異なる幅となるように設計することができる。第１溝１４２の幅は０．９５ｍｍ～１．１５ｍｍであり、第２溝１４３の幅は０．６ｍｍ～０．８ｍｍである。

【0021】

更に、第２放射器１３０は、第２調整ブロック１３３を第２方向Ｄ２に延在させている。第２調整ブロック１３３は、基板１１０の接地面（すなわち、独立接地）として使用することができる。第２調整ブロック１３３は、第１サブブロック１３４と、第２サブブロック１３５と、第３サブブロック１３６を備える。第１サブブロック１３４は、第２サブブロック１３５と第３サブブロック１３６との間に位置する。第２サブブロック１３５と第３サブブロック１３６は、第１サブブロック１３４の反対方向の両側に延びている。基本的に、第１サブブロック１３４と第２サブブロック１３５とがＬ字型ブロックを形成する一方、第１サブブロック１３４と第３サブブロック１３６とがＴ字型ブロックを形成する。

【0022】

本実施形態においては、第２サブブロック１３５と第２拡張ブロック１２４は互いに対向し、第１距離Ｓ１（基板１１０の領域１１１に相当）だけ離れており、第３サブブロック１３６と第２電気接続部１３１は互いに対向し、第２距離Ｓ２（基板１１０の領域１１２に相当）だけ離れている。第１距離Ｓ１は、第２距離Ｓ２よりも長く、第１距離Ｓ１が１４ｍｍ～２４ｍｍであり、第２距離Ｓ２が６．０ｍｍ～６．７ｍｍである。

【0023】

図２は、本発明の一実施形態に係るデュアル周波数アンテナ１００を備える伝送構造１０１の概略図及び部分拡大図である。本実施形態においては、ケーブル１５０は、基板１１０上に配置されており、第１電気接続部１２１に対し信号を供給する。信号供給方向は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に対して垂直である。つまり、信号供給方向は、第１放射器１２０および第２放射器１３０の延在方向に対して実質的に垂直となっている。

【0024】

ケーブル１５０は、同軸電気ケーブル１５０である。ケーブル１５０は、電流が流れる中心コア（電流端１５１）、中心コアを包む接地導体（接地端１５２）、および電流端１５１と接地端１５２との間に位置する絶縁層１５３とを含む。電流端１５１は第１電気接続部１２１に電気的に接続する。接地端１５２は第２電気接続部１３１の接地領域Ｇに電気的に接続する。電流が第１電気接続部１２１を介して第１拡張ブロック１２３と第２拡張ブロック１２４とにそれぞれ伝達される時に、第１波長帯の無線周波数信号と第２波長帯の無線周波数信号が第１放射器１２０の両側にそれぞれ形成される。図３に示すように、一実施形態においては、第１波長帯Ｗａは１７１０～２６９０ＭＨｚであり、第２波長帯Ｗｂは３２００～４５００ＭＨｚである。

【0025】

図１及び図２に示すように、ケーブル１５０の接地端１５２は接地領域Ｇに重なっており、ケーブル１５０の重り長さＢは、９ｍｍなどの第２設定値よりも長い。第２設定値は第１設定値以下である。第２設定値の第１設定値に対する比は１以下であり、かつ、１／２、２／３または３／４より高い。例えば、ケーブル１５０の重なり長さＢは、第１側面１３１ａと第２側面１３１ｂとの間の距離（長さＡ）の１／２よりも長く、好ましくは距離Ａの２／３または３／４より長いか、あるいは、当該距離（長さＡ）とほぼ等しい。ケーブル１５０の重なり長さＢは、デュアル周波数アンテナ１００の周波数応答性に影響する。第１放射器１２０の第１拡張ブロック１２３は、ある距離内において接地面と効果的な結合効果を形成することができる。第２拡張ブロック１２４は、ある距離内において接地面と効果的な結合効果を形成することができる。全体の結合効果が周波数帯の増加に役立つ。

【0026】

一実施形態においては、ケーブル１５０と接地領域Ｇとを重ねる方法として、溶接、ろう付け、はんだ付け、加締め、リベット留め、および、ねじ留めを挙げることができる。

【0027】

図３を参照し、本発明の一実施形態に係るデュアル周波数アンテナ１００の反射損失特性図が示される。反射損失特性図は、その内部においてデュアル周波数アンテナ１００が動作可能な信号の波長帯と幅とを示す。縦軸は反射損失（ｄＢ）を示す。横軸は周波数（ＧＨｚ）を示す。反射損失特性図は、アンテナが１．７ＧＨｚ～２．７ＧＨｚの波長帯および３．２ＧＨｚ～４．５ＧＨｚの波長帯において動作する場合の、反射波の入射波に対する電力比を示す。図３は、アンテナが特定の反射損失（－１０ｄＢ）未満の幾つかの波長帯において動作可能であることを示す。本実施形態において、図３は、アンテナが波長帯位置ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆにおいて動作可能であることを示す。例えば、波長帯位置ａは１．９ＧＨｚに正に対応し、波長帯位置ｂは２．３ＧＨｚに正に対応し、波長帯位置ｃは２．６ＧＨｚに正に対応し、波長帯位置ｄは３．４ＧＨｚに正に対応し、波長帯位置ｅは３．８ＧＨｚに正に対応し、波長帯位置ｆは４．２ＧＨｚに正に対応する。

【0028】

２つの最も普及しているモバイルネットワークである第４世代モバイルネットワーク（４Ｇ）とロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ：Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）モバイルネットワークは、どちらもマルチ周波数に対応している。例えば、４Ｇ／ＬＴＥモバイルネットワークは、現在、低周波数（６９８ＭＨｚ～７９８ＭＨｚ）と高周波数（２３００ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚ）とをカバーしており、将来的に、他の波長帯を統合して、５Ｇ／サブ６Ｇモバイルネットワーク用の周波数帯域などのより高い波長帯を提供することが予期される。２Ｇ／ＧＳＭや３Ｇ／ＵＭＴＳモバイルネットワークなどの主流のモバイルネットワークと比較して、４Ｇ／ＬＴＥモバイルネットワークは、２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ周波数帯域を統合し、５Ｇ／サブ６Ｇ周波数帯域で動作する。関連技術を持続可能とすることとは別に、４Ｇ／ＬＴＥモバイルネットワークは、更に、５Ｇモバイルネットワークのより高い周波数帯域およびより高い伝送速度を提供するため、ユーザにとって非常に魅力的である。

【0029】

本実施形態のデュアル周波数アンテナは、４Ｇ／ＬＴＥ周波数帯域および５Ｇ／サブ６Ｇ周波数帯域の両方において十分な反射損失量を成す。本実施形態のデュアル周波数アンテナは、４Ｇ／５Ｇ携帯電話や車載通信装置などの端末装置において使用可能であり、マルチバンドに対応可能であるため、端末装置が異なる周波数帯域間で動作可能であり、ユーザの使い勝手をより高めることができる。

【0030】

本発明を、例を用いて好適な実施形態に関して説明したが、本発明がそれらに限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明は、様々な変形や同様の構成や手順をカバーすることを意図しており、添付の特許請求の範囲は、そのような変形や同様の構成や手順の全てを包含するように、最も広く解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】