JP4875171B2 - 多重帯域アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、多重帯域アンテナに係り、さらに詳細には、相異なる放射帯域をカバーする複数の放射素子を利用して相異なる周波数で共振を起こすことによって、アンテナの長さを最小化すると共に、一つのアンテナを通じて相異なる周波数帯域を使用して通信可能にした多重帯域アンテナに関する。

特に、本発明は、一つのアンテナを相異なる携帯端末に適用可能にすることによって、アンテナの使用範囲及び適用対象を拡大してアンテナの商品性及び互換性を向上させると共に、相異なるサービスを一つの端末で使用可能にすることによって端末機能の多様化及び製品の商品性を向上させることができる。

電子産業の進歩と共に通信技術、特に無線通信技術が発達するにつれて、いつでもどこでも誰でも音声及びデータ通信を行うことができる多様な携帯端末が開発されて普遍化している。また、携帯端末の携帯性を向上させるために、携帯端末の小型化のための多様な技術（例えば、高密度集積回路素子の開発または電子回路ボードの小型化など）が開発されており、携帯端末を使用しようとする目的も多様化するにつれて、ナビゲーション用端末またはインターネット用端末などの多様な機能を行う端末が開発されている。

一方、無線通信技術において重要な技術の一つがアンテナに関する技術であり、現在、同軸アンテナ、ロードアンテナ、ループアンテナ、ビームアンテナ、スーパーゲインアンテナなどの多様な技法によるアンテナが知られている。

このようなアンテナは、特定の周波数帯域を使用するためのものであって、ユーザーが携帯端末を利用して音声、データ通信及びインターネットなどの相異なる周波数帯域を使用する多様なサービスを利用しようとする場合、各サービス別に相異なる携帯端末を使用せねばならないという不便さがあった。

したがって、上述の不便さを解消するためには、一つのアンテナを利用して相異なる周波数帯域を使用する技術の開発が要求されている。

特に、広帯域放射特性を得るためにはアンテナのサイズ（長さなど）が大きくなるため、アンテナの小型化はもとより、当該アンテナが搭載される携帯端末の小型化に障害となるという問題点がある。

したがって、広帯域特性を有し、かつ小型化可能なアンテナの開発が要求されている実情である。

本発明は、上述の要求によってなされたものであって、相異なる放射帯域をカバーする複数の放射素子を利用して相異なる周波数で共振を起こすことによって、カップリング効果を利用してアンテナの長さを最小化すると共に、一つのアンテナを通じて相異なる周波数帯域を使用して通信可能にした多重帯域アンテナを提供するところに目的がある。

また、本発明の他の目的は、相異なるサービスを一つの端末で使用可能にすることによって端末機能の多様化及び製品の商品性を向上させることができる多重帯域アンテナを提供するところにある。

上述の目的を達成するための本発明は、隣接した放射素子とのカップリング効果によって縮小した共振長を利用して第１共振周波数帯域で共振する第１放射素子と、第１放射素子の下方部分と結合されて給電する給電部と、第１放射素子の他の下方部分と直列に結合される第１インダクターと、第１放射素子と対向するように形成されてカップリング効果を得ることができ、下端の所定の部分が第１インダクターと連結される第２放射素子と、一端が第２放射素子の上端の所定の部分と直列に結合される第２インダクターと、第２インダクターの他端と結合され、第２放射素子と、一つの放射素子として動作して第２共振周波数帯域で共振する第３放射素子とを備える多重帯域アンテナを提供する。

好ましくは、帯域拡張効果を有し、長さを調節して細かい周波数チューニングの可能なグラウンドスタブと、グラウンドスタブを調節して共振周波数とマッチングさせるグラウンドスタブマッチング部と、をさらに備える。

ここで、第１インダクターまたは第２インダクターは、延長コイルの役割を行うことによってアンテナのサイズを縮小させることができる。

また、第１インダクターはローパスフィルターとして動作して、第２放射素子が第２共振周波数帯域以外の他の帯域の特性に影響を及ぼさないようにすることができる。

また、第２インダクターは、第２共振周波数帯域以外の共振周波数帯域に対して遮断特性を有し、第２共振周波数帯域では非常に低いインピーダンスを有することによって、第２放射素子と第３放射素子が連結されて一つの放射素子として動作することができる。

また、第２放射素子または第３放射素子のそれぞれの長さは第１共振周波数の１／５λ以下であって、第１放射素子の寄生素子として動作することができる。

また、第１放射素子はＤＶＢ−Ｈ帯域で共振し、第２放射素子及び第３放射素子はＢＡＮＤＩＩＩ帯域で共振することができる。

また、第１放射素子は、第１共振周波数の高調波成分である第３共振周波数帯域で共振することができる。

一方、本発明は、多重帯域アンテナを備える無線通信装置を提供する。

本発明は、相異なる放射帯域をカバーする複数の放射素子を利用してカップリング効果を得て、相異なる周波数で共振を起こすことによってアンテナの長さを最小化すると共に、一つのアンテナを通じて相異なる周波数帯域を使用して通信可能にする。

また、一つのアンテナを相異なる携帯端末に適用可能にすることによって、アンテナの使用範囲及び適用対象を拡大してアンテナの商品性及び互換性を向上させることができる。

また、本発明は、相異なるサービスを一つの端末で使用可能にすることによって端末機能の多様化及び製品の商品性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る多重帯域アンテナを示す斜視図である。 図１の多重帯域アンテナを示す側面図である。 本発明の他の実施形態に係る多重帯域アンテナを示す図面である。

本発明と、本発明の動作性の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載した内容を参照せねばならない。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明することによって本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る多重帯域アンテナを示す斜視図であり、図２は、図１の多重帯域アンテナを示す側面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の多重帯域アンテナは、端末回路基板１００と、端末回路基板１００の所定の部分と連結されて給電される給電部６００と、給電部６００と短絡されて相異なる周波数帯域で放射する第１放射素子ないし第３放射素子２００、３００、４００と、端末回路基板１００と連結され、複数の放射素子とカップリングされるグラウンドスタブ５００と、グラウンドスタブをマッチングさせるグラウンドマッチング部７００とを備える。

さらに詳細には、第１放射素子ないし第３放射素子２００、３００、４００はモノポール状に構成されることができ、第１放射素子２００と第２放射素子３００のとの間は第１インダクター８００を介して連結され、第２放射素子３００と第３放射素子４００との間は第２インダクター９００を介して連結されることができる。一方、第１放射素子ないし第３放射素子２００、３００、４００は、当業者の要求によって多様な材質の金属板を利用して形成されることができる。また、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）上にメッキまたは印刷などの方法で具現されることもできる。

第１放射素子２００は、第１共振周波数、例えば、ＤＶＢ−Ｈ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｈａｎｄｈｅｌｄ）で使用される５００ＭＨｚ帯域で共振することができる。第１放射素子２００は、給電部６００を通じて給電され、ＤＶＢ−Ｈ周波数帯域でカップリング素子として動作する第２放射素子３００によって帯域拡張の効果を得ることができる。また、グラウンドスタブ５００の長さによって２次帯域の拡張効果が得られ、非常に広いＤＶＢ−Ｈ帯域幅をカバーすることができる。

一方、通常、５００ＭＨｚのλ／４に当たる長さは１５０ｍｍであるが、第１放射素子２００及び第２放射素子３００のカップリング効果によって第１共振長が縮小する。したがって、本発明では、５００ＭＨｚのλ／４に当たる共振長が縮小され、アンテナの小型化を達成することができる。

そして、第１放射素子２００は、第１共振周波数の高調波（Ｈａｒｍｏｎｉｃ）成分のうち、Ｌ−ＢＡＮＤのような第３共振周波数帯域で共振することができる。したがって、周波数帯域の重畳を利用して広帯域特性が得られる。また、高調波成分を第３共振周波数として多重帯域を具現可能にすることによって、アンテナの小型化が達成されることができる。このとき、細かい周波数は、グラウンドスタブの長さを調節することによってチューニングされることができる。

第２放射素子３００は、第２共振周波数、例えば、ＢＡＮＤＩＩＩ（Ｔ−ＤＭＢ）帯域で共振することができる。給電部６００から給電された電気的信号は、第１放射素子２００の下端に形成される第１インダクター８００を通じて第２放射素子３００に給電され、このとき、第１インダクター８００は、直列のコイル状のインダクターを使用して延長コイルの役割を行ってアンテナのサイズを縮小させることができる。

このとき、第１インダクター８００は、約３００ＭＨｚ以上で遮断特性を有するローパス（Ｌｏｗ−ｐａｓｓ）フィルターとして動作することができ、このような特性を利用して、ＢＡＮＤＩＩＩ帯域で放射する第２放射素子３００がその他の帯域の特性に影響を及ぼさないようにすることができる。

また、第２インダクター９００も、他の共振周波数帯域に対しては遮断特性を有し、動作周波数では非常に低いインピーダンスを有して、第２放射素子３００及び第３放射素子４００と連結されて一つの放射素子として動作することができる。また、図１及び図２に示す実施形態と異なり、三つ以上の放射素子の間に複数のインダクターを介して直列に連結することも可能である。

一方、第２インダクター９００によって分割された放射素子のそれぞれの長さが他の共振周波数の１／５λ以下になるように分割配置することができる。これは、第２インダクター９００によってＢＡＮＤＩＩＩ帯域で共振する第２放射素子３００及び第３放射素子４００の長さを他の共振周波数の１／５λ以下に縮小させることによって、第２放射素子３００及び第３放射素子４００を他の共振周波数帯域を有する放射素子の寄生素子（ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）のように動作させて、帯域幅拡張などの性能を向上させることができる。

端末回路基板１００は接地体（図示せず）を備えることができ、接地体は、複数の放射素子２００、３００、４００に対して接地の役割を行って、複数の放射素子２００、３００、４００をモノポールアンテナとして動作させることができる。接地体の形状には制限がなく、板状の接地体を含めて多様な形状に変形可能である。

給電部６００は、複数の放射素子２００、３００、４００によって送受信される信号の送信ラインであって、同軸ケーブルのように信号を伝送する中心導体と接地の役割を行う外部導体とを備えるケーブルから構成されることができる。そして、ケーブルの中心導体は複数の放射素子２００、３００、４００と連結され、ケーブルの接地の役割を行う外部導体は接地体と連結される。

一方、複数の放射素子２００、３００、４００を備えるアンテナが携帯端末に連結されて構成される場合、携帯端末とのインピーダンスマッチングまたは結合時の多くの要因などによって共振周波数が変化するなどの現象が発生する恐れがあり、このような共振周波数の変化を同調し、反射損失を減少させるなどのチューニング過程を経る。

これは、各放射素子の形状、長さ、隣接距離などを調節するか、放射素子の一部分に形成されてカップリングされるグラウンドスタブ５００のサイズ、放射素子との隣接距離などを調節して行われることができる。また、グラウンドスタブマッチング部７００を調節することにより行われることができる。

図３は、本発明の他の実施形態に係る多重帯域アンテナを示す図面である。

図３に示すように、本発明の多重帯域アンテナは、モノポールだけでなくインテナ（ｉｎｔｅｎｎａ）にも適用可能であり、図３はこれを示す。さらに詳細には、インテナは、モノポールアンテナと同様に、端末回路基板１００の所定の部分と給電部６００の一端が結合され、給電部６００の他端は第１放射素子と結合される。第１放射素子の所定の部分とは第１インダクター８００の一端が結合され、第１インダクター８００の他端とは第２放射素子３００の所定の部分が結合されることができる。アンテナの仕様によって第２インダクター及び第３放射素子は省略可能であり、グラウンドスタブ及びグラウンドスタブマッチング部も省略可能であるということは言うまでもない。

以上、本発明に係る多重帯域アンテナについて説明した。このような本発明の技術的構成は、当業者ならば本発明のその技術的思想や必須の特徴を変更せずとも他の具体的な形態で実施され得るということを理解できるであろう。

また、本発明の多重帯域アンテナを利用する多様な携帯端末及び無線通信用の送受信装置などが本発明の権利範囲に含まれ得るということは言うまでもない。

したがって、前述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解せねばならない。本発明の範囲は、前述した詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって表われ、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されねばならない。

Claims (9)

1. 隣接した放射素子とのカップリング効果によって縮小した共振長を利用して第１共振周波数帯域で共振する第１放射素子と、
   前記第１放射素子の下方部分と結合されて給電する給電部と、
   前記第１放射素子の他の下方部分と直列に結合される第１インダクターと、
   前記第１放射素子と対向するように形成されてカップリング効果を得ることができ、下端の所定の部分が前記第１インダクターと連結される第２放射素子と、
   一端が前記第２放射素子の上端の所定の部分と直列に結合される第２インダクターと、
   前記第２インダクターの他端と結合され、前記第２放射素子と、一つの放射素子として動作して第２共振周波数帯域で共振する第３放射素子と、
   を備える多重帯域アンテナ。
2. 帯域拡張効果を有し、長さを調節して細かい周波数チューニングの可能なグラウンドスタブと、
   前記グラウンドスタブを調節して共振周波数とマッチングさせるグラウンドスタブマッチング部と、
   をさらに備える請求項１に記載の多重帯域アンテナ。
3. 前記第１インダクターまたは第２インダクターは、延長コイルの役割を行うことによってアンテナのサイズを縮小させる請求項１に記載の多重帯域アンテナ。
4. 前記第１インダクターはローパスフィルターとして動作して、前記第２放射素子が前記第２共振周波数帯域以外の他の帯域の特性に影響を及ぼさないようにする請求項１に記載の多重帯域アンテナ。
5. 前記第２インダクターは、前記第２共振周波数帯域以外の共振周波数帯域に対して遮断特性を有し、前記第２共振周波数帯域では非常に低いインピーダンスを有することによって、前記第２放射素子と第３放射素子が連結されて一つの放射素子として動作する請求項１に記載の多重帯域アンテナ。
6. 前記第２放射素子または第３放射素子のそれぞれの長さは前記第１共振周波数の１／５λ以下であり、前記第１放射素子の寄生素子として動作する請求項１に記載の多重帯域アンテナ。
7. 前記第１放射素子はＤＶＢ−Ｈ帯域で共振し、前記第２放射素子及び第３放射素子はＢＡＮＤＩＩＩ帯域で共振する請求項１に記載の多重帯域アンテナ。
8. 前記第１放射素子は、第１共振周波数の高調波成分である第３共振周波数帯域で共振する請求項１に記載の多重帯域アンテナ。
9. 請求項１〜請求項８のうちいずれか１項に記載の多重帯域アンテナを備える無線通信装置。

Images