(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面及び反対側の第２の表面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板上に形成される導電性トラックとを有するループアンテナであって、
前記誘電体基板の前記第１の表面において互いに隣接する給電点及び接地点が設けられ、
前記導電性トラックは、前記給電点及び前記接地点からそれぞれ反対の方向に延在し、前記誘電体基板のエッジに沿って延在し、前記誘電体基板の前記第２の表面に至り、前記誘電体基板の前記第１の表面上で辿った経路に従う経路に沿って前記誘電体基板の前記第２の表面上に延在し、前記誘電体基板の前記第２の表面上に形成される導電性構成体の両側に接続し、
前記導電性構成体は、（ｉ）複数の同心円の一部に沿って互いに平行に延在する複数の導電性経路部分を形成するように、前記誘電体基板の前記第２の表面上における前記導電性トラックによって形成されるループの中央部に延在し、及び、（ｉｉ）スタブ及びスロットのうち少なくとも一方により形成される誘導性素子及び容量性素子の両方を含む、ループアンテナ。
【請求項２】
前記導電性トラックは、前記導電性構成体の各側に１つずつの、２つのアームを形成するように配置される、請求項１に記載のループアンテナ。
【請求項３】
前記２つのアームは対称に配置される、請求項２に記載のループアンテナ。
【請求項４】
前記２つのアームは対称には配置されていない、請求項２に記載のループアンテナ。
【請求項５】
一方のアームは他方のアームよりも長い、請求項４に記載のループアンテナ。
【請求項６】
前記誘電体基板の前記第１の表面上の前記導電性トラックは、ビア又は穴によって、前記誘電体基板を貫通して前記第２の表面に至る、請求項１〜５のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項７】
前記導電性トラックは前記誘電体基板の前記エッジにおいて一方の表面から他方の表面に至る、請求項１〜６のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項８】
前記導電性トラックは、前記導電性構成体を除いて、前記誘電体基板の前記第１の表面と前記第２の表面との間に規定される鏡面に関して対称に形成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項９】
前記導電性トラックは、前記導電性構成体を除いて、前記誘電体基板の前記第１の表面と前記第２の表面との間に規定される鏡面に関して対称には形成されていない、請求項１〜７のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項１０】
前記導電性トラックには、前記ループの前記中央部の方に延在するアーム又は突起部が設けられる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項１１】
少なくとも１つの無給電放射素子が更に設けられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項１２】
前記無給電放射素子は接地されている、請求項１１に記載のループアンテナ。
【請求項１３】
前記無給電放射素子は接地されていない、請求項１１に記載のループアンテナ。
【請求項１４】
マザーボードの接地面の空き領域上に実装される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項１５】
前記ループアンテナは、少なくとも１つのインダクタ、少なくとも１つのコンデンサ、少なくとも１つの或る長さの伝送ライン、及びこれらの直列又は並列の任意の組み合わせを含む群から選択された複合負荷を介して接地される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項１６】
前記ループアンテナの前記接地点は、前記ループアンテナが異なる周波数帯をカバーできるように、異なる複合負荷の間で切替可能である、請求項１５に記載のループアンテナ。
【請求項１７】
前記誘電体基板内に中央切欠き部が形成される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項１８】
前記中央部の両側における前記誘電体基板の前記第２の表面内に切取り部が形成される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項１９】
コネクタを配置できる空間を形成するように、前記誘電体基板を貫通して切取り部が形成される、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項２０】
前記空間内に配置されるコネクタを更に有する、請求項１９に記載のループアンテナ。
【請求項２１】
前記誘電体基板上に実装される少なくとも１つの容量性スタブ又は誘導性スタブを更に有する請求項１〜２０のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項２２】
当該ループアンテナが主誘電体基板の一方の面上に実装され、前記主誘電体基板の他方の面上に対向して実装される別のアンテナと組み合わせて使用される、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のループアンテナ。
【請求項２３】
前記別のアンテナはＦＭラジオアンテナである、請求項２２に記載のループアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動ハンドセット及び他の応用形態のためのループアンテナに関し、詳細には、２つ以上の周波数帯において動作することができるループアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
最新の移動電話の工業デザインでは、薄型電話機の需要が増えていることから、アンテナのために残されたプリント回路基板（ＰＣＢ）の面積はほとんどなく、多くの場合に、アンテナは非常に小さな外形にしなければならない。同時に、アンテナが動作することを期待される周波数帯の数も増えつつある。
【０００３】
単一の移動電話プラットフォームにおいて複数の無線プロトコルが用いられるとき、その第１の問題は、単一の広帯域アンテナが使用されるべきであるか、複数の狭帯域アンテナの方が相応しいかを判断することである。単一の広帯域アンテナを備える移動電話を設計することは、全ての必要な帯域をカバーするのに十分な帯域幅を得ることに関する問題だけでなく、信号を単向二路通信するために必要とされる回路の挿入損失、コスト、帯域幅及びサイズに関連付けられる難しさに関する問題も含む。一方、複数の狭帯域アンテナを用いる解決策は、アンテナ間の結合によって特徴付けられる問題、及びハンドセット上でアンテナのための十分な実装面積（real estate）を見つけることの難しさに関連付けられる。一般的に、これらの複数アンテナの問題は、広帯域の単一アンテナの問題よりも解決するのが難しい。
【０００４】
大部分の移動電話は一般的に、モノポールアンテナ又はＰＩＦＡ（平面逆Ｆアンテナ）を使用する。モノポールは、ＰＣＢ接地面又は他の導電面から離れているエリアにおい最も効率的に機能する。対照的に、ＰＩＦＡは、導電面付近において良好に機能する。多大な研究努力がモノポールを形成することに注ぎ込まれており、ＰＩＦＡは、複数のアンテナに関連付けられる問題を回避するように広帯域アンテナとして動作する。
【０００５】
電気的に小型のアンテナにおいて帯域幅を広げる１つの方法は、マルチモード化を利用することである。最も低い帯域では、奇数共振モードを引き起こすことができ、そのモードは「不平衡モード」、「差動モード」又は「モノポール相当」と様々に呼ばれる場合がある。より高い周波数では、偶数及び奇数両方の共振モードを引き起こすことができる。偶数モードは、「平衡モード」、「同相モード」又は「ダイポール相当」と様々に呼ばれる場合がある。
【０００６】
ループアンテナは十分に理解されており、これまでに移動電話において使用されてきた。一例が特許文献１であり、高い帯域において放射する無給電接地モノポールとともに、低い帯域において放射する単一帯域接地ループを記述している。更なる例は特許文献２であり、ループを垂直に積重することによって小型化している対称ループアンテナ構造を開示している。アンテナのトップパッチにスタブを取り付けることによって、高い周波数帯域において広帯域特性が得られてきた。この構成が、無線通信の分野において有用なマルチモード化アンテナを生み出す。
【０００７】
アンテナをマルチモード化する着想も新しくはない。ここで、良好な設計実践の一例が、モトローラ（登録商標）折り返し逆コンフォーマルアンテナ（Folded Inverted Conformal Antenna：ＦＩＣＡ）であり、そのアンテナは、奇数共振モード及び偶数共振モードを示す構造において共振を励振する（非特許文献１）。高い帯域を得るために２つのモードが合成されるように記述されている。２つのモードとは、ＦＩＣＡアーム上の逆位相電流及びＰＣＢグラウンド上の横方向電流を特徴とする「差動モード」、及びより高次の同相モードであり、ＦＩＣＡスロットの強い励振を特徴とする「スロットモード」である。それらのモードの組み合わせを用いて、広い連続した放射帯を生成することができる。しかしながら、参照されるＦＩＣＡ構造はＰＩＦＡの変形であり、非特許文献１の論文はループアンテナのマルチモード化を教示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２９１１００号
【特許文献２】国際公開第２００６／０４９３８２号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Di Nallo, C.及びFaraone, A.「Multiband internal antenna for mobile phones」（Electronics Letters 28th April 2005 Vol. 41 No. 9）
【発明の概要】
【００１０】
本発明の実施の形態は、マルチモード化されたループアンテナ設計を使用する。本発明の実施の形態は、移動電話ハンドセットにおいて有用であり、移動モデムデバイス、例えば、ラップトップコンピュータが移動ネットワークを経由してインターネットと通信できるようにするためのＵＳＢドングル等において用いることもできる。
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、反対に位置する第１の表面及び第２の表面を有する誘電体基板と、該基板上に形成される導電性トラックとを備えるループアンテナであって、前記基板の前記第１の表面上に互いに隣接して給電点及び接地点が設けられ、前記導電性トラックは前記給電点及び前記接地点からそれぞれ反対の方向に延在し、次いで、前記誘電体基板のエッジに向かって延在し、次いで、前記誘電体基板の前記第２の表面に進み、次いで、前記誘電体基板の前記第１の表面上で辿った経路に従う経路に沿って前記誘電体基板の前記第２の表面にわたって進み、次いで、前記誘電体基板の前記第２の表面上に形成される導電性構成体のそれぞれの側に接続し、前記導電性構成体は、前記誘電体基板の前記第２の表面上に前記導電性トラックによって形成されたループの中央部の中に延在し、前記導電性構成体は誘導性素子及び容量性素子の両方を含む、ループアンテナが提供される。
【００１２】
その導電性構成体は、誘導性素子及び容量性素子の両方を含むという点で、電気的に複合的であると考えることができる。誘導性素子及び容量性素子は集中構成要素（例えば、個別の表面実装インダクタ及びコンデンサ）とすることもできるが、好ましい実施の形態では、それらの素子は分布構成要素、例えば、基板の第２の表面上又は表面内にある適切な形状を成す導電性トラックの領域として、形成又は印刷される。
【００１３】
特許文献２は、上面上にアンテナの高周波帯の帯域幅を広げるスタブを有する折り返しループアンテナを記述しているという点で、この構成は、特許文献２において開示される構成とは異なる。特許文献２は、「スタブは、周波数同調又は広帯域特性を得るために伝送ラインに更に接続されるラインである」と明記している。そのスタブは、「トップパッチに並列に接続されるシャントスタブであり、その長さがλ／４未満である開放スタブである」。また、特許文献２では、「長さ（スタブ）Ｌがλ／４未満であるときに、開放スタブがコンデンサとしての役割を果たす」ことも明記されている。本発明では、アンテナは、特許文献２において記述される簡単な容量性シャントスタブではなく、ループの中央において、又はその付近において直列の複合構造を含む。
【００１４】
集中及び分布の両方の場合に、本発明の実施の形態の導電性構成体は、特許文献２において記述されるシャントスタブよりも小さく、アンテナ構造全体を、よりコンパクトにできるようにする。この構造の更なる利点は、低い帯域に如何なる悪影響も及ぼすことなく、高い帯域のインピーダンス帯域幅に同調できるようにすることである。これにより、高い帯域での整合を大きく改善できるようになる。
【００１５】
誘導性素子及び容量性素子は、基板の第２の表面上に導電性トラックを形成して少なくとも１つのスロットを画定することによって、基板の第２の表面上のループの中央領域内に設けることができ、例えば、１つのトラックを、中央領域内に延在させ、その後他のトラックと概ね平行であるが、他のトラックと電気的に接触しないように延在させることによって設けることができる。
【００１６】
その導電性トラックは２つのアームを有するループを形成し、そのループは給電点において開始し、接地点において終端することは理解されよう。ループの２つのアームは、最初に、給電点及び接地点においてそれぞれ始まり、互いに離れるように延在し、次いで、誘電体基板のエッジに向かって延在する。好ましい実施の形態では、アームは、最初に給電点及び接地点から延在するときに同一直線上にあり、誘電体基板のエッジに向かって延在するときに概ね又は実質的に平行を成すが、他の構成（例えば、誘電体基板のエッジに向かって広がっていくか、又は近づいていく構成）も除外されない。
【００１７】
特に好ましい実施の形態では、ループのアームは誘電体基板のエッジに沿って、又はエッジ付近において互いに向かって延在する。アームは、互いに近づくように（例えば、給電点と接地点との間の距離と同程度に、又はその距離よりも近づくように）、又は互いに近づかないように延在することができる。他の実施の形態では、ループの一方のアームは基板のエッジに沿って又はエッジ付近に、延在することができるが、他方は基板のエッジに沿って又はエッジ付近に、延在しない。他の実施の形態では、アームは互いに向かって延在しないことが考えられる。
【００１８】
誘電体基板の第１の表面上の導電性トラックは、誘電体基板を貫通して、ビア又は穴を経由して第２の表面に進む。代替的には、誘電体トラックは、誘電体基板のエッジを越えて、一方の表面から他方の表面に進むことができる。導電性トラックは、２つの場所において、基板の一方の側から基板の他方の側に進むことは理解されよう。これらの通路は、双方がビア又は穴を通ることができるか、双方が基板のエッジを越えることができるか、又は一方はビア若しくは穴を通り、他方はエッジを越えることができる。
【００１９】
導電性トラック及び負荷プレートによって形成されるループは、誘電体基板の平面に対して垂直な鏡面において対称を成すことができ、給電点と接地点との間において基板のエッジまで進むことができる。さらに、導電性トラックは、負荷プレートがあるにもかかわらず、基板の第１の表面と第２の表面との間に画定される鏡面について概ね対称を成すことができる。しかしながら、他の実施の形態では、これらの平面において対称でない場合がある。非対称の実施の形態は、特に高い方の帯域において帯域幅を改善することができる不平衡ループを作製する際に役に立つことがある。しかしながら、この結果として、そのアンテナは、接地面の形状又はサイズに変化があるときの離調に対する耐性が低くなる。
【００２０】
都合の良いことに、導電性トラックには、その導電性トラックによって概ね画定されるループから延在する１つ又は複数の突起（spur）を設けることができる。１つ又は複数の突起はループの中に、又はループから外に、又は両方に延在することができる。これらの付加的な１つ又は複数の突起は放射モノポールとしての役割を果たし、スペクトル内の更なる共振に寄与し、それにより、アンテナの帯域幅を広げる。
【００２１】
代替的に又は付加的に、少なくとも１つの無給電放射素子を設けることができる。これは、基板の第１の表面若しくは第２の表面上に、又は異なる基板（例えば、アンテナ及びその基板が実装されるマザーボード）上に形成することができる。無給電放射素子は接地される（接地面に接続される）場合があるか、又は接地されない場合がある導電性素子である。無給電放射素子を設けることによって、更なる無線プロトコル、例えば、ブルートゥース（登録商標）又はＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）動作のために用いることができる更なる共振を追加することができる。
【００２２】
幾つかの実施の形態では、本発明のアンテナは、少なくとも４つ、好ましくは少なくとも５つの異なる周波数帯において動作することができる。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、反対に位置する第１の表面及び第２の表面を有する誘電体基板と、該基板上に形成される導電性トラックとを備える無給電ループアンテナであって、前記基板の前記第１の表面上に互いに隣接して第１の接地点及び第２の接地点が設けられ、前記導電性トラックは前記第１の接地点及び前記第２の接地点からそれぞれ反対の方向に延在し、次いで、前記誘電体基板のエッジに向かって延在し、次いで、前記誘電体基板の前記第２の表面に進み、次いで、前記誘電体基板の前記第１の表面上で辿った経路に従う経路に沿って前記誘電体基板の前記第２の表面にわたって進み、次いで、前記誘電体基板の前記第２の表面上に形成される導電性負荷プレートにおいて接続し、前記導電性負荷プレートは前記誘電体基板の前記第２の表面上の前記導電性トラックによって形成されるループの中央部の中に延在し、前記無給電ループアンテナを励振するように構成される別の直接駆動されるアンテナを更に設けられる、無給電ループアンテナが提供される。
【００２４】
前記別の駆動されるアンテナは、前記第１の接地点から延在する前記導電性トラックの部分に隣接して配置される、より小型のループアンテナの形をとることができ、第２のループアンテナは、給電点及び接地点を有し、誘導性結合によって前記無給電ループアンテナを駆動するように構成される。駆動アンテナは、無給電ループアンテナ及びその基板が取り付けられるマザーボード上に形成することできる。
【００２５】
代替的に、前記別の駆動されるアンテナは、誘導性結合によって前記無給電ループアンテナを駆動するように配置され、構成されるモノポールアンテナ、好ましくは短いモノポールの形をとることができる。モノポールは、無給電ループアンテナ及びその基板が取り付けられるマザーボードの裏面に形成することができる。
【００２６】
特許文献２は、垂直スタック構造によってコンパクトに形成された古典的な半ループアンテナを記述している。通常、半ループアンテナは、一端において給電され、他端において接地される導電性素子を備える。本発明の第２の態様は、両端において接地され、それゆえ、無給電である放射ループアンテナである。この無給電ループアンテナは、一般的に無給電ループアンテナよりも小さい別の被駆動アンテナによって励振される。被駆動アンテナ又は駆動アンテナは、ＷｉＦｉ周波数帯のうちの１つ等の、対象となる更に高い周波数において放射するように構成することができる。
【００２７】
負荷プレートは、その形状を一般的に長方形にすることができるか、又は他の形状を有することができ、例えば、三角形を成すことができる。負荷プレートは、さらに、負荷プレートの主部から延在するアーム若しくは突起又は他の延長部を設けられる場合がある。負荷プレートは、基板の第２の表面上に、全体として基板に対して平行な導電板として形成される。負荷プレートの一方のエッジは、第２の表面上において、第１の表面上の給電点と接地点との間に形成されるラインに従うことができる。負荷プレートの反対のエッジは、第２の表面上の導電性トラックによって形成されるループの概ね中心に位置することができる。
【００２８】
本発明の第３の態様によれば、反対に位置する第１の表面及び第２の表面を有する誘電体基板と、該基板上に形成される導電性トラックとを備える無給電ループアンテナであって、前記基板の前記第１の表面上に互いに隣接して第１の接地点及び第２の接地点が設けられ、前記導電性トラックは前記第１の接地点及び前記第２の接地点からそれぞれ反対の方向に延在し、次いで、前記誘電体基板のエッジに向かって延在し、次いで、前記誘電体基板の前記第２の表面に進み、次いで、前記誘電体基板の前記第１の表面上で辿った経路に従う経路に沿って前記誘電体基板の前記第２の表面にわたって進み、次いで、前記誘電体基板の前記第２の表面上に形成される導電性構成体のそれぞれの側において接続し、前記導電性構成体は、前記誘電体基板の前記第２の表面上の前記導電性トラックによって形成されるループの中央部の中に延在し、前記導電性構成体は誘導性素子及び容量性素子の両方を含み、前記無給電ループアンテナを励振するように構成される別の直接駆動されるアンテナが更に設けられる、無給電ループアンテナが提供される。
【００２９】
本発明の第３の態様は、第２の態様の無給電励振機構と、第１の態様の電気的に複合的な導電性構成体とを組み合わせる。
【００３０】
第１の態様〜第３の態様のうちの任意のものと組み合わせることができる本発明の第４の態様では、前記ループアンテナは、直接接地される代わりに、少なくとも１つのインダクタ、少なくとも１つのコンデンサ、少なくとも１つの伝送ライン長、及びこれらの直列又は並列の任意の組み合わせを含むリストから選択される複合負荷を通して接地される。
【００３１】
さらに、前記ループアンテナの前記接地点は、前記アンテナが異なる周波数帯をカバーできるように、幾つかの異なる複合負荷間で切替可能である。
【００３２】
既に説明された本発明の種々の実施の形態は、主ＰＣＢの接地面の空きエリア上にリフローで実装することができる表面実装（ＳＭＴ）構成要素として、又は接地面の上方で機能する高架構造として構成することができる。
【００３３】
高い電界強度の領域内の基板材料を除去することによって、損失を低減できることが更にわかった。例えば、電界が最も高いループアンテナの基板材料の中に中央切欠きを切り込むことができ、結果として、高い周波数帯において性能が改善される。
【００３４】
複合的な中央負荷構造を有するアンテナの場合、中央ラインの両側に２つの切取り部を形成することが好都合であることがわかった。ここでもまた、効率上の利点は主に高い周波数帯において得られる。
【００３５】
そのループアンテナは、アンテナ基板の一部を貫通する切取り部のために中央エリアを空けておくように構成することができる。ここで、その目的は、損失を低減することではなく、むしろ、マイクロＵＳＢコネクタ等を配置することができる容積を生み出すことである。アンテナをコネクタと同じ場所に、例えば、移動電話ハンドセットの底部に配置することが多くの場合に望ましい。
【００３６】
更なる実施の形態では、被駆動又は無給電アンテナに短い容量性スタブ又は誘導性スタブを取り付けて、帯域幅、インピーダンス整合及び／又は効率を改善できることがわかった。単一のシャント容量性スタブを用いる着想は、英国特許出願第０９１２３６８．８号及び特許文献２において以前に開示されているが、中央の複合負荷の一部として、幾つかのそのようなスタブを使用することが好都合であることがわかった。本出願人の同時係属の英国特許出願第０９１２３６８．８号において既に記述されているように、それらのスタブは、ループ構造の他の部分に接続されるときに都合良く用いることもできる。
【００３７】
本発明の実施の形態は、主ＰＣＢの各側に１つのアンテナを配置して、すなわち、上面に１つアンテナ、及び下面上の上面アンテナの真下に１つのアンテナを配置して、８８ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ帯に対して同調する電気的に小型のＦＭラジオアンテナと組み合わせて用いることができることがわかった。そのように近接して配置される２つのアンテナを使用することは、それらのアンテナ間の結合に起因して一般には問題であるが、本発明の実施の形態のループ設計、及びＦＭアンテナの性質（それ自体、１つのタイプのループ）によって、それらのアンテナ間を非常に良好に分離できることがわかった。
【００３８】
電気的に小型のモノポール及びＰＩＦＡは高いリアクタンス性インピーダンスによって特徴付けられ、そのインピーダンスは、伝送ライン上の短い開放スタブが容量性であるのと同じようにして本質的に容量性である。大部分のループアンテナ構成は低いリアクタンス性インピーダンスを有し、そのインピーダンスは、伝送ライン上の短絡スタブが誘導性であるのと同じようにして本質的に誘導性である。これらのタイプのアンテナはいずれも５０オーム無線システムに整合させる際に困難がある。モノポール及びＰＩＦＡと同様に、ループアンテナは、不平衡に、又はモノポール相当になるように、グラウンドに短絡させることができる。この場合、ループは半ループとしての役割を果たすことができ、接地面においてその影像（image）を「見る」ことができる。代替的には、ループアンテナは完全なループとすることができ、動作するために接地面を必要としない平衡モードを有する。
【００３９】
本発明の実施の形態は、非常に広い帯域幅にわたって動作するように奇数モード及び偶数モードの両方において駆動される接地ループを含む。そのアンテナの動作が以下に更に詳細に説明されることになる。
【００４０】
本発明の実施形態が、添付の図面を参照しながら以下に更に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来技術の垂直スタックループアンテナの構造の概略的な輪郭図である。
【図２】電気的に複合的な中央負荷を有する本発明の一実施形態を示す図である。
【図３】電気的に複合的な中央負荷がスロットによって形成される代替の実施形態を示す図である。
【図４】誘導性結合によって主ループアンテナを励振するために別の給電ループアンテナが用いられる構成を示す図である。
【図５】整合前後両方の図４の実施形態の性能を示すプロット図である。
【図６】本発明の実施形態を種々の負荷を通して如何に接地することができるかを示す概略的な回路図である。
【図７】ループアンテナが誘電体基板の両側にわたって垂直方向にコンパクトに配置され、誘電体基板内に中央切欠き又は切取り部が形成される構成を示す図である。
【図８】中央複合負荷の両側において基板の一部が切り取られるか又は除去される、図２の実施形態の変形形態を示す図である。
【図９】ループアンテナが配置され、マイクロＵＳＢコネクタのようなコネクタを収容するように誘電体基板が切り込まれた変形形態を示す図である。
【図１０】ループアンテナが配置され、マイクロＵＳＢコネクタのようなコネクタを収容するよう、誘電体基板が切り込まれた変形形態を示す図である。
【図１１】ループアンテナに短い容量性スタブ又は誘導性スタブが取り付けられた変形形態を示す図である。
【図１２】ＦＭラジオアンテナと組み合わせられた本発明の一実施形態を示す図である。
【図１３】図１２の実施形態のループアンテナとＦＭラジオアンテナとの間の結合を示すプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、特許文献２において開示されているループアンテに概ね類似の従来技術のループアンテナを概略図の形で示す。誘電体基板は、通常はＦＲ４  ＰＣＢ基板材料のスラブであるが、明確にするために図１には示されない。アンテナ１は導電性トラック２から形成されるループを含み、導電性トラックは、基板の第１の表面（この場合には下面）上にいずれも互いに隣接して配置される給電点３と接地点４との間に延在する。導電性トラック２は、給電点３及び接地点４かからそれぞれ概ね反対方向５、６に延在し、次いで、誘電体基板のエッジに向かって延在し（７、８）、次いで、誘電体基板のエッジに沿って進み（９、１０）、次いで、誘電体基板の第２の表面に進む（１１、１２）。次いで、導電性トラック２は、誘電体基板の第１の表面上で辿った経路に概ね従う経路に沿って、誘電体基板の第２の表面にわたって進み、次いで、誘電体基板の第２の表面上に形成される導電性負荷プレート１３において接続し、導電性負荷プレートは、誘電体基板の第２の表面上で導電性トラック２によって形成されるループ１５の中央部１４の中に延在する。
【００４３】
ＦＲ４基板材料のスラブの上側層及び下側層を覆うように導電性トラック２が折り返されることを見てとることができる。給電点３及び接地点４は下面上にあり、接地面が全体としてアンテナ１と同じ対称軸を通して対称である場合には、入れ替えることができる。言い換えると、アンテナ１が対称である場合には、端点３、４のいずれかを給電点として使用し、他方を接地のために使用することができる。アンテナ１が全体として実装されることになるマザーボードが、その表面のうちの一方だけから点３及び４に給電することができるので、一般的には、給電点３及び接地点４はいずれもアンテナ基板の同じ表面上に存在することになる。しかしながら、給電トラックをいずれかの表面上に形成することができ、それでもそれぞれの給電点３又は接地点４に接続できるように、基板を貫通する穴又はビアを用いることができる。導電性負荷プレート１３は、ループ１５の電気的な中央部付近のアンテナの上面に配置される。
【００４４】
ループ１５の最も大きな寸法が４０ｍｍであると考えると、導電性トラック２は全体として、その波長が約３１０ｍｍ〜３６０ｍｍである移動通信低周波帯（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）において約半波長であると理解することができる。この状況において、ループの入力インピーダンスは本質的に容量性であり、その結果、ループアンテナの場合に一般的であるよりも放射抵抗が高くなり、Ｑが小さくなる（帯域幅が広くなる）。したがって、そのアンテナは低周波帯において十分に機能し、必要とされる帯域幅にわたって整合させるのは、それほど難しいことではない。アンテナ１は折り重ねられたループとして形成されるので、或る特定の実施形態では、その自己容量が動作周波数を低減するのを助ける。
【００４５】
図２は、図１の従来技術のアンテナより優れた改善形態を示す。導電性接地面２１を含むＰＣＢ基板２０が示される。ＰＣＢ基板２０はエッジ部分２２を有し、エッジ部分２２は、本発明の一実施形態のアンテナ構造２２を実装するための接地面２１の空き部分である。アンテナ構造２２は、反対に位置する第１の表面及び第２の表面を有する誘電体基板２３（例えば、ＦＲ４又はＤｕｒｏｉｄ（登録商標）等）を含む。導電性トラック２４が基板２３上に（例えば、印刷によって）形成され、図１に示される全体構成に類似の全体構成、すなわち、垂直方向にコンパクトに配置されたループからなる全体構成を有し、給電点２６及び接地点２５が基板の第１の表面上で互いに隣接し、導電性トラック２４は、給電点２６及び接地点２５からそれぞれ概ね反対方向に延在し、次いで、誘電体基板２３のエッジに向かって進み、次いで、誘電体基板２３の第２の表面に進み、次いで、誘電体基板２３の第１の表面上で辿った経路に概ね従う経路に沿って、誘電体基板２３の第２の表面にわたって進む。次いで、基板２３の第２の表面上の導電性トラック２４の２つの端部は誘電体基板２３の第２の表面上に形成される導電性構成体２７のそれぞれの側に接続し、導電性構成体２７は、誘電体基板２３の第２の表面上に導電性トラック２４によって形成されるループの中央部の中に延在し、導電性構成体２７は、誘導性素子及び容量性素子の両方を含む。図１の構成と比べると、高周波帯の整合が大きく改善される。
【００４６】
図３は、図２の構成の変形形態を示しており、類似の部分は図２の場合と同じ番号を付される。この実施形態は、スタブ２８及びスロット２９、３０によって、基板２３の第２の表面の中央部において電気的に複合的な（すなわち、誘導性及び容量性の）負荷を与える。この技法も、ループの中央付近においてインダクタンス及びキャパシタンスを追加する。
【００４７】
図４は、導電性トラック２４によって画定される主ループアンテナが両方の端子２５、２５’においてグラウンド２１に接続される変形形態を示す（明確にするために、今度は、図面から基板２３及びアンテナの上半分を省略する）。言い換えると、主ループアンテナは、図２及び図３の場合のように、給電点２６によって直接駆動されない。代わりに、主ループアンテナは、接地面２１が存在しないＰＣＢ基板２０の端部２２上に形成される、より小型の別の被駆動ループアンテナ３３によって励振され、被駆動ループアンテナ３３は給電点３１及び接地点３２の接続を有する。より小型の被駆動ループアンテナ３３は、ＷｉＦｉ周波数帯のうちの１つ等の、対象となる、より高い周波数において放射するように構成することができる。
【００４８】
この誘導性結合給電構成は、最適なインピーダンス整合を得るために変更することができる数多くのパラメータを有する。整合前後のアンテナの性能の一例が、図５に示される。全体としてアンテナのインピーダンス応答を調整するために、小さな結合ループ２３のグラウンド３２に、集中又は同調可能Ｌ素子及びＣ素子を追加することができる。
【００４９】
無給電ループアンテナ３３の誘導性給電の変形形態では、無給電主ループは、主ＰＣＢ２０の上面にあるアンテナ部分に、主ＰＣＢ基板２０の下側にある短いモノポールを結合することによって、容量性結合を通して給電することができる。この構成は、本出願に対して先行する特許出願、英国特許出願第０９１４２８０．３号において開示された。
【００５０】
主ループアンテナを直接接地する代わりに、インダクタ、コンデンサ若しくは伝送ラインの長さ、又はこれらの直列及び並列の任意の組み合わせを含む複合負荷を通してアンテナを接地することが好都合である場合もある。さらに、アンテナが種々の周波数帯をカバーできるようにするために、図６に示されるように、幾つかの異なる複合負荷間でアンテナの接地点を切り替えることができる。図６は、主ＰＣＢ基板２０の接地接続２５及び接地面２１を示す。接地接続２５は、スイッチ３４によって接地面２１に接続し、スイッチ３４は、種々の誘導性構成要素及び／又は容量性構成要素３５又は３６に切り替えることができるか、又は直接接続３７を与えることができる。以下に示される例では、スイッチ位置１では、アンテナの低周波帯がＬＴＥ帯７００ＭＨｚ〜７６０ＭＨｚをカバーし、スイッチ位置２では、７５０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚをカバーし、スイッチ位置３では、ＧＳＭ帯８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚをカバーするように、複合接地負荷を選択した。
【００５１】
強い電界強度の領域内の基板２３材料を除去することによって、損失を低減することができることがわかった。図７に示される例では、電界が最も高い基板材料２３の中に中央切欠き３８が切り込まれ、結果として、高周波帯において性能が改善された。
【００５２】
図８は、図２の実施形態の変形形態を示しており、基板２３の一部が、中央複合負荷２７の両側において第２の表面から切り取られる。この例では、切取り部は、形状が概ね立方体状であるが、他の形状及び容積も役に立つ場合がある。効率に関する利点は主に高い周波数帯において得られる。
【００５３】
図９及び図１０は、主ループアンテナが基板２３上のトラック２４及び複合負荷２７によって画定され、アンテナ基板２３の一部を垂直に貫通する切取り部４０のために中央領域４２を空けておくように構成される変形形態を示す。ここで、その目的は、損失を低減することではなく、むしろ、マイクロＵＳＢコネクタ４１等を配置することができる容積を生み出すことである。アンテナをコネクタと同じ場所に、例えば、移動電話ハンドセットの底部に配置することが多くの場合に望ましい。
【００５４】
更なる実施形態では、図１１に示されるように、被駆動又は無給電ループアンテナ２４に短い容量性スタブ又は誘導性スタブ４３を取り付けて、帯域幅、インピーダンス整合及び／又は効率を改善できることがわかった。中央複合負荷２７の一部として、幾つかのそのようなスタブ４３を用いることが特に好都合であることがわかった。また、スタブ４３は、ループ構造２４の他の部分に接続されるときに都合良く用いることもできる。効率を改善するために、基板２３内に切取り部３９を設けることもできる。
【００５５】
図１２は、８８ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ帯域に同調し、主ＰＣＢ２０の、ループアンテナ２４が実装される面と反対の面に実装される電気的に小型のＦＭラジオアンテナ４４と組み合わせた、図９及び図１０の実施形態に概ね対応する本発明の一実施形態を示す。言い換えると、一方のアンテナはＰＣＢ２０の上面上にあり、他方のアンテナは、一方のアンテナの真下の主ＰＣＢ２０の下面上にある。そのように近接して配置される２つのアンテナを使用することは、それらのアンテナ間の結合に起因して一般には問題であるが、本発明の実施形態のループ設計、及びＦＭアンテナの性質（それ自体、１つのタイプのループ）によって、それらのアンテナ間を非常に良好に分離できることがわかった。
【００５６】
図１３は、２つのアンテナ２４と４４（下側プロット）との間の結合が、セルラ帯の全体にわたって−３０ｄＢ未満であることを示す。
【００５７】
本明細書の説明及び特許請求の範囲全体を通じて、語句「含む（comprise）」及び「含有する（contain）」及びそれらの変形は、「含むがこれらに限定されない（including but not limited to）」ことを意味し、それらは、他の部分、添加剤、成分、整数又は工程を除外するように意図されるものでない（またこれらを除外するものでもない）。本明細書中の説明及び特許請求の範囲全体を通じて、文脈上異なる解釈を要する場合を除き、数量が特定されていない場合、単数及び複数を含む（the singular encompasses the plural）。とりわけ、不定冠詞を使用する場合、本明細書は、文脈上異なる解釈を要する場合を除き、単数と同様に複数についても考えるものと解されるべきである。
【００５８】
本発明の特定の態様、実施形態又は例と併せて記載される、特徴、整数、特性、化合物、化学的部分又は群は、矛盾しない限り、本明細書中に記載される他の任意の態様、実施形態又は例にも適用できると解されるべきである。本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示される特徴の全て、及び／又はそのように開示される任意の方法及びプロセスの工程の全ては、かかる特徴及び／又は工程の少なくとも幾つかが互いに排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。本発明は、上述のいずれかの実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示される特徴の、任意の新規な特徴若しくは任意の新規な組合せに、又はそのように開示される任意の方法若しくはプロセスの工程の、任意の新規な工程、若しくは任意の新規な組合せにも及ぶ。
【００５９】
読み手の注意は、本出願に関連して、本明細書と同時に又は本明細書に先立って提出され、かつ本明細書とともに公衆の閲覧に付される、全ての論文及び書類に向けられるものであり、全てのこのような論文及び書類の中身は、引用することにより本明細書中の一部をなすものとする。
【図１】
0006009448.tif 000002
【図２】
0006009448.tif 000003
【図３】
0006009448.tif 000004
【図４】
0006009448.tif 000005
【図５】
0006009448.tif 000006
【図６】
0006009448.tif 000007
【図７】
0006009448.tif 000008
【図８】
0006009448.tif 000009
【図９】
0006009448.tif 000010
【図１０】
0006009448.tif 000011
【図１１】
0006009448.tif 000012
【図１２】
0006009448.tif 000013
【図１３】
0006009448.tif 000014