(57)【要約】本明細書で説明されるマルチバンド・アンテナ（１００）は複数の異なる周波数帯で集合的に共振する複数のアンテナ素子（１２０、１３０、１４０）を含む。ある例示的なアンテナ（１００）は、接地平面（１１０）に接続する、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子（１２０）および第２のアンテナ素子（１３０）を含む。第１のアンテナ素子（１２０）と第２のアンテナ素子（１３０）との間に配置された給電アンテナ素子（１４０）は、アンテナ給電部（１４８）に接続する。これらのアンテナ素子（１２０、１３０、１４０）の構成により生み出される電磁結合は複数の周波数を生み出し、従って、マルチバンド・アンテナ（１００）の複数の動作周波数帯を規定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチバンド・アンテナ（１００）であって、
接地平面（１１０）に接続され、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子（１２０）及び第２のアンテナ素子（１３０）と、
アンテナ給電部（１４８）に接続され、前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間に配置された給電アンテナ素子（１４０）であって、該給電アンテナ素子（１４０）は、前記マルチバンド・アンテナ（１００）の複数の動作周波数帯を規定するために、前記第１のアンテナ素子（１２０）及び前記第２のアンテナ素子（１３０）に電磁結合するように構成される第１のブランチ（１４２）及び第２のブランチ（１４４）を含む、給電アンテナ素子（１４０）と
を備えることを特徴とするマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項２】
前記第２のアンテナ素子（１３０）は、前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）の遠端部（１５０、１５２）と重なることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項３】
前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）の少なくとも一つの前記遠端部（１５０、１５２）は、前記第１のアンテナ素子（１２０）の一部と重なることを特徴とする請求項２に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項４】
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）は略Ｓ字型であり、
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第２のブランチ（１４４）は略Ｌ字型である
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項５】
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）は共有端部（１４６）で接続し、
前記共有端部（１４６）は前記アンテナ給電部（１４８）に電気的に接続する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項６】
前記給電アンテナ素子（１４０）は前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間の中間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項７】
前記第１のアンテナ素子（１２０）は略Ｕ字型であり、
該略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の第１の端部は接地コネクタを介して前記接地平面（１１０）に接続する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項８】
前記第２のアンテナ素子（１３０）は略Ｉ字型であり、
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は該略Ｉ字型の第２のアンテナ素子（１３０）の一つの端部を前記略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の中間部分に接続する導体片（１３２）をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項９】
前記接地コネクタ（１１２）及び前記導体片（１３２）は、前記Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の対角に接続することを特徴とする請求項８に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項１０】
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーすることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項１１】
ＧＳＭ通信規格が前記第１の周波数帯を規定し、ＵＭＴＳ規格が前記第２の周波数帯を規定し、ＵＮＩＩ規格が前記第３の周波数帯を規定することを特徴とする請求項１０に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項１２】
前記第１のアンテナ素子（１２０）の経路長と前記第２のアンテナ素子（１３０）の経路長とは、おおよそ同じ長さであることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項１３】
前記接地平面（１１０）の長さは前記第１のアンテナ素子（１２０）の経路長と前記第２のアンテナ素子（１３０）の経路長とのうちの少なくとも一つより長いか等しいことを特徴とする請求項１２に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項１４】
前記接地平面（１１０）の長さは前記マルチバンド・アンテナ（１００）の動作周波数に対応する波長の１／４より長いか等しいことを特徴とする請求項１２に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項１５】
マルチバンド・アンテナ（１００）を備える移動体通信装置（１０）であって、
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は、
接地平面（１１０）に接続され、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子（１２０）及び第２のアンテナ素子（１３０）と、
アンテナ給電部（１４８）に接続され、前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間に配置された給電アンテナ素子（１４０）であって、該給電アンテナ素子（１４０）は、前記第１のアンテナ素子（１２０）及び前記第２のアンテナ素子（１３０）に電磁結合するように構成される第１のブランチ（１４２）及び第２のブランチ（１４４）を含む、給電アンテナ素子（１４０）と、
前記マルチバンド・アンテナ（１００）を介して無線通信信号の送信及び受信をするように構成される送受信器システム（２０）と
を備えることを特徴とする移動体通信装置（１０）。
【請求項１６】
前記第２のアンテナ素子（１３０）は、前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）の遠端部（１５０、１５２）と重なることを特徴とする請求項１５に記載の移動体通信装置（１０）。
【請求項１７】
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーすることを特徴とする請求項１５に記載の移動体通信装置（１０）。
【請求項１８】
ＧＳＭ通信規格が前記第１の周波数帯を規定し、ＵＭＴＳ規格が前記第２の周波数帯を規定し、ＵＮＩＩ規格が前記第３の周波数帯を規定することを特徴とする請求項１７に記載の移動体通信装置（１０）。
【請求項１９】
マルチバンド・アンテナ（１００）を構築する方法であって、
垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子（１２０）及び第２のアンテナ素子（１３０）を前記接地平面（１１０）に接続する工程と、
前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間に、アンテナ給電部（１４８）に接続された給電アンテナ素子（１４０）を配置する工程であって、該給電アンテナ素子（１４０）は前記第１のアンテナ素子（１２０）及び前記第２のアンテナ素子（１３０）に電磁結合するように構成される第１のブランチ（１４２）及び第２のブランチ（１４４）を含む、工程と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記給電アンテナ素子（１４０）の遠端部（１５０、１５２）を前記第２のアンテナ素子（１３０）の少なくとも一部に重ねる工程をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）を大まかにＳ字型に構成する工程と、
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第２のブランチ（１４４）を大まかにＬ字型に構成する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）を共有端部（１４６）で接続する工程と、
前記共有端部（１４６）を前記アンテナ給電部（１４８）に電気的に接続する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のアンテナ素子（１２０）を大まかにＵ字型に構成する工程と、
該略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の第１の端部を接地コネクタを介して前記接地平面（１１０）に接続する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２のアンテナ素子（１３０）を大まかにＩ字型に構成する工程と、
前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間に垂直方向に間隔を置いて配置された導体片（１３２）を用いて、前記略Ｉ字型の第２のアンテナ素子（１３０）の一つの端部を前記略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の中間部分に電気的に接続する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーすることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
ＧＳＭ通信規格が前記第１の周波数帯を規定し、ＵＭＴＳ規格が前記第２の周波数帯を規定し、ＵＮＩＩ規格が前記第３の周波数帯を規定することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に移動体通信装置用のアンテナに関し、より詳細には複数の周波数帯をカバーするマルチバンド・アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線ネットワークは、多種多様な通信規格と幅広い範囲の周波数帯とのうちの少なくともいずれかに従って動作する。複数の周波数帯と複数の通信規格とのうちの少なくともいずれかに適合するために、多くの移動体通信装置は、複数の周波数帯をカバーする広帯域アンテナを含むか、各周波数帯のための異なるアンテナを含む。しかしながら、製造者がより小さな移動体通信装置を設計し続けるにつれて、移動体通信装置に複数のアンテナを含むことは徐々に実用的でなくなっている。さらに、広帯域アンテナは多くの場合に複数の周波数帯をカバーするが、広帯域アンテナは一般的にすべての所望の周波数帯をカバーするわけでない。例えば、米国で一般に用いられる８５０ＭＨｚの周波数帯と欧州で一般に用いられる９００ＭＨｚの周波数帯とのいずれかをアンテナがカバーするかもしれないが、従来からあるアンテナは一般的に両方の周波数帯をカバーしない。このように、一つの移動体通信装置はたいていの場合、欧州ネットワークと米国ネットワークとのうちのいずれかのみに準拠する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、代わりとなる移動体通信装置のアンテナの必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るマルチバンド・アンテナは、複数の異なる周波数帯を集合的にカバーする複数のアンテナ素子を含む。ある例示的な実施形態は、接地平面に接続され、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子を備える。アンテナ給電部に接続された給電アンテナ素子は、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子との間に配置される。これらのアンテナ素子の構成により生み出された電磁結合は複数の共振周波数を生み出し、従って、マルチバンド・アンテナの複数の動作周波数帯を規定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、複数の周波数帯で無線信号の送信および受信をするために単一のマルチバンド・アンテナ１００を用いる例示的なマルチバンド移動体通信装置１０を説明する。移動体通信装置１０は、コントローラ１２、メモリ１４、ユーザ・インタフェース１６、および送受信器システム２０を含む。コントローラ１２は、メモリ１４に記憶されたプログラムとユーザ・インタフェース１６を介してユーザにより提供された命令とに応答して無線通信装置１０の動作を制御する。送受信器システム２０は、単一のマルチバンド・アンテナ１００を介して無線通信ネットワーク内（不図示）の基地局へおよび基地局から無線音声信号および無線データ信号を通信する複数の送受信器２２−２６を含む。送受信器２２−２６は、ＧＳＭ、ＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６、ｃｄｍａＯｎｅ、ｃｄｍａ２０００、ＵＭＴＳ、ＵＮＩＩ、および広帯域ＣＤＭＡとして一般的に知られている規格を含む、任意の既知の規格に従って動作する十分に機能的なセルラ無線通信機であるであろう。ある実施形態では、異なる送受信器２２−２６は、異なる通信規格に従って動作する。例えば、図１に示されるように、送受信器２２はＧＳＭ規格に従って動作してもよく、一方、送受信器２４と送受信器２６とはそれぞれＵＭＴＳ規格とＵＮＩＩ規格とに従って動作してもよい。図１は三つの送受信器２２−２６を有する送受信器システム２０を示すが、アンテナ１００は、任意の所望の周波数帯と、任意の所望の通信規格に従うこととのうちの少なくともいずれかで動作するように構成された任意の数の送受信器に接続されてもよいことが理解されよう。
【０００６】
マルチバンド・アンテナ１００は、複数の周波数帯の周波数で信号の送信と受信とを行う。ある例示的な実施形態では、マルチバンド・アンテナ１００は、ＧＳＭ規格とＵＭＴＳ規格とにより規定される周波数の全範囲をカバーし、さらに、ＷｉＦｉ規格のためのＵＮＩＩにより規定される低周波数帯をカバーする。
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【０００７】
表１に示されるように、これらの三つの通信規格に対する周波数要求の組み合わせは、三つの相異なる周波数帯である８２４−９６０ＭＨｚ、１７１０−２１７０ＭＨｚ、および５．１５−５．３５ＧＨｚをカバーし、これらの周波数帯を以下においてそれぞれ「低」周波数帯、「中」周波数帯、および「高」周波数帯と呼ぶ。これらの三つの周波数帯の観点からアンテナ１００を以下で説明する。しかしながら、本発明のアンテナ１００は、三つの周波数帯や上記で特定された三つの周波数帯に限定されないことが理解されよう。
【０００８】
図２に示されるように、マルチバンド・アンテナ１００は、接地平面１１０、接地コネクタ１１２により接地平面１１０に接続された第１のアンテナ素子１２０、第１のアンテナ素子１２０から垂直方向に間隔を置いて配置された（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ｓｐａｃｅｄ）第２のアンテナ素子１３０、および第１のアンテナ素子１２０と第２のアンテナ素子１３０との間に位置する給電（ｆｅｅｄ）アンテナ素子１４０とを含む。給電アンテナ素子１４０は、共有端部１４６でアンテナ給電部１４８に接続された第１のブランチ１４２および第２のブランチ１４４を含む。集合的に、アンテナ素子１２０−１４０は、前述の低周波数帯、中周波数帯、高周波数帯のような１以上の周波数帯で無線通信信号を送信する。さらに、アンテナ素子１２０−１４０は１以上の周波数帯で送信された無線通信信号を受信し、受信された信号を送受信器システム２０に供給する。
【０００９】
アンテナ素子１２０−１４０のサイズ、相対的配置、および形状は、アンテナ素子１２０−１４０の共振周波数を制御する。これらの共振周波数の組み合わせはさらにアンテナ１００の動作周波数帯を規定する。図２−４に示される例示的なマルチバンド・アンテナ１００の各アンテナ素子１２０−１４０のサイズ、相対的配置、および形状を以下に説明する。
【００１０】
一般に、アンテナの長さはアンテナの共振周波数に影響を与える。例示的な実施形態では、接地平面の長さ（ＬＧ）、第１のアンテナ素子１２０の経路長（ＰＬ１）、第２のアンテナ素子１３０の経路長（ＰＬ２）、ならびに給電アンテナ素子１４０の第１のブランチ１４２および第２のブランチ１４４の経路長（それぞれ、ＰＬ３ａ、ＰＬ３ｂ）は、アンテナ１００の共振周波数を集合的に規定する。本明細書で用いられるように、ＰＬ１は接地コネクタ１１２と第１のアンテナ素子１２０の遠端部（ｄｉｓｔａｌ  ｅｎｄ）１２２との間の全経路長を参照し、ＰＬ２は接地コネクタ１１２と第２のアンテナ素子１３０の遠端部１３４との間の全経路長を参照する。同様に、本明細書で用いられるように、ＰＬ３ａおよびＰＬ３ｂはそれぞれ、給電アンテナ素子１４０における、共有端部１４６と第１のブランチ１４２および第２のブランチ１４４の遠端部１５０、１５２との間の全経路長を参照する。
【００１１】
低周波数帯でのアンテナ１００の周波数応答は、半波長ダイポール・アンテナの周波数応答と類似する。従って、接地平面と接地平面に接続された任意のアンテナ素子とを伝播する信号のための全体的な経路長はおおよそ（１／２）λに設定されるべきである。例えば、式（１）を参照されたい。ここで、ｃは光速に対応し、ｆはヘルツでの周波数に対応し、λはメータでの波長に対応する。
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【００１２】
ＬＧ≧ＰＬ１と仮定し、所望の共振周波数を８５０ＭＨｚに設定すると、式（１）はＰＬ１とＬＧとを約８８ｍｍに設定する。従って、ＬＧが８８ｍｍ以上であり、かつ、ＰＬ１が約８５ｍｍに等しい場合に、アンテナ１００は８５０ＭＨｚで共振する。
【００１３】
第２のアンテナ素子１３０は第１のアンテナ素子１２０に接続するため、第２のアンテナ素子１３０は接地平面１１０にも接続する。従って、ＬＧとＰＬ２との合計も、約（１／２）λに等しいべきである。ｆ＝８５０ＭＨｚにとって、この要求はまた、ＰＬ２を約８５ｍｍに設定する。
【００１４】
同様の考察が、給電アンテナ素子１４０の第１のブランチ１４２および第２のブランチ１４４の経路長、アンテナ素子１２０−１４０の幅などのような、アンテナ素子１２０−１４０のその他のサイズの特徴を規定する。例えば、第１のブランチ１４２の経路長ＰＬ３ａおよび第２のブランチ１４４の経路長ＰＬ３ｂはそれぞれ、９００ＭＨｚおよび１９００ＭＨｚの所望の共振周波数により少なくとも一部が規定される。図４に説明する例示の実施形態にとって、結果として現れるアンテナ１００とアンテナ素子１２０−１４０とは表２に示される寸法を有する。
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【００１５】
各アンテナ素子１２０−１４０の相対的配置向と形状とは、アンテナ１００の周波数応答に影響を与える。前述のサイズへの要求が、アンテナ素子１２０−１４０の相対的配置と形状とに直接的に影響を与えることが理解されよう。図２−４に示される実施形態では、第１のアンテナ素子１２０は略Ｕ字型であり、接地平面１１０と同一平面上に配置される。略Ｕ字型の素子１２０の一つの角は、接地コネクタ１１２を介して接地平面１１０に接続する。この形状は、狭い領域内で所望の経路長を第１のアンテナ素子１２０が達成することを可能とする。
【００１６】
第２のアンテナ素子１３０は略Ｉ字型であり、第１のアンテナ素子１２０の上側に垂直方向に間隔を置いて配置される。ある例示的な実施形態では、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とは６ｍｍだけ離れている。導体片１３２は、接地コネクタ１１２が接続された角の反対側の、第１のアンテナ素子１２０の中間部分に第２のアンテナ素子１３０を電気的に接続する。図に示されるように、略Ｉ字型の素子１３０は第１のアンテナ素子１２０の少なくとも一部と重なる（ｏｖｅｒｌａｐ）。
【００１７】
給電アンテナ素子１４０は、第１のアンテナ素子１２０と第２のアンテナ素子１３０との間に配置される。ある例示的な実施形態では、第１のアンテナ素子１２０と第２のアンテナ素子１３０との中間に配置される。給電アンテナ素子１４０の第１のブランチ１４２は略Ｓ字型であり、一方、第２のブランチ１４４は略Ｌ字型である。図３Ｂで示されるように、略Ｌ字型の第２のブランチ１４４は、略Ｓ字型の第１のブランチ１４２の一部分の周りを包み込む。第１のブランチ１４２および第２のブランチ１４４の形状は、第１のアンテナ素子１２０により規定される境界内に第２のアンテナ素子１３０の範囲を維持しつつ、各ブランチが所望の経路長を達成することを可能とする。さらに、第１のブランチ１４２および第２のブランチ１４４の形状は、第２のアンテナ素子１３０が遠端部１５０、１５２に重なるように、第２のアンテナ素子１３０の真下に遠端部１５０、１５２を配置する。
【００１８】
上記のサイズ、相対的配置、および形状の要求に従って設計された場合に、アンテナ素子１２０−１４０は、マルチバンド・アンテナ１００の共振周波数を発生するように、電磁結合する。具体的には、アンテナ素子１２０−１４０の間の電磁結合は、異なる基本モード、第１の調和周波数、および第２の調和周波数で各アンテナ素子を共振させる。これらの共振周波数は、アンテナ１００の複数の周波数帯の下方境界および上方境界を規定する。
【００１９】
図２−４で説明された例示的な実施形態の各アンテナ素子の周波数応答を以下に詳説する。この実施形態では、給電アンテナ素子１４０は、９００ＭＨｚの基本モード周波数で共振する。さらに、給電アンテナ素子１４０は、中周波数帯の高い部分の第１の調和周波数と、高周波数帯の第２の調和周波数とで共振する。給電アンテナ素子１４０の第２のブランチ１４４は、１９００ＭＨｚの基本モード周波数で共振し、さらに、高周波数の第１の調和周波数で共振する。上述したように、第２のアンテナ素子１３０は、８５０ＭＨｚの基本モード周波数で共振し、中周波数帯の第１の調和周波数で共振する。最後に、第１のアンテナ素子１２０は、８５０ＭＨｚの基本モード周波数で共振し、中周波数帯の高い部分の第１の調和周波数で共振し、高周波数帯の第２の調和周波数で共振する。これらの共振周波数の組み合わせはマルチバンド・アンテナ１００の周波数応答を規定する。
【００２０】
図５は、上述の仕様で構築された例示的なマルチバンド・アンテナ１００からのテストデータを説明する。図５に示されるように、マルチバンド・アンテナ１００はＧＳＭとＵＭＴＳとで規定されるすべての周波数帯をカバーし、さらに、ＷｉＦｉ向けのＵＮＩＩのために規定される周波数帯の低い側をカバーする。
【００２１】
マルチバンド・アンテナ１００は、いかなる既知の物質から構築されてもよい。ある例示的な実施形態では、図６に示されるように、アンテナ１００は、フレックスフィルム（ｆｌｅｘ  ｆｉｌｍ）で構築され、プラスチックの搬送フレーム（ｃａｒｒｉｅｒ  ｆｒａｍｅ）１６０で支持されるが、接地平面は従来からあるプリント基板の物質で構築される。搬送フレーム１６０は、各アンテナ素子を上述のような位置におき、追加の誘電体スペース（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｐａｃｉｎｇ）物質のいかなる必要性を排除することによりアンテナ素子１２０−１４０間の誘電率を減らす。従って、アンテナ素子間に搬送フレーム１６０が位置する領域を除いて、空気によりアンテナ素子間の誘電率が１となる。明示的には示されていないが、搬送フレーム１６０は、給電アンテナ素子１４０と第１のアンテナ素子１２０との間の誘電率をさらに減らすために、および、アンテナ１００の不必要な荷重を防ぐために、給電アンテナ素子１４０の真下に空きスペースを含んでもよい。
【００２２】
上述のマルチバンド・アンテナ１００は、異なる通信規格の複数の異なる周波数帯をカバーする単一のアンテナを提供する。その結果、本明細書で説明されたマルチバンド・アンテナ１００を用いる移動体通信装置１０は、複数のアンテナを要求せずに異なる通信規格に従って機能する異なる無線通信ネットワークで動作してもよい。例えば、マルチバンド・アンテナ１００を有する単一の移動体通信デバイス１０は、ＧＳＭ規格の８５０ＭＨｚおよび９００ＭＨｚの両方の周波数帯で動作する、米国、欧州、アジアなどの無線通信ネットワークにおいて動作してもよい。さらに、上述のマルチバンド・アンテナ１００のコンパクトさは、無線ネットワーク内で動作する携帯電話、携帯情報端末、ノートコンピュータ、無線ＰＣカードなどのような任意の無線通信デバイス１０にとって理想的なものとする。さらに、マルチバンド・アンテナ１００は高誘電体基盤で構築されないため、従来のアンテナと比較した場合にアンテナ１００の費用は比較的安価である。従って、本明細書で説明されたマルチバンド・アンテナ１００は、従来からの設計を超えた有意義な性能、サイズ、費用の改善を提供する。
【００２３】
以上は、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、およびＷｉＦＩ向けのＵＮＩＩに関連付けられた低周波数帯、中周波数帯、および高周波数帯の観点でマルチバンド・アンテナ１００を説明する。しかしながら、本発明は、異なる周波数帯で動作するその他の規格で用いられてもよい。１以上のアンテナ素子の経路長の調整と、異なるアンテナ素子の相対的配置の調整とのうちの少なくともいずれかは、アンテナ１００の共振周波数を調整するであろう。このような調整は、アンテナ１００によりカバーされる帯域幅と周波数帯との少なくともいずれかを変更するのに用いられるであろう。
【００２４】
当然のことながら、本発明は、本発明の本質的特徴から逸脱することなく、本明細書で具体的に説明された以外の他の方法で実行されてもよい。本実施形態は、すべての観点で例示であり非限定的であるとしてみなされるべきであり、意図から生じるすべての変形と添付の請求の範囲の均等な範囲はこれに包含される意図である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態における例示的な移動体通信装置のブロック図の一例を示す。
【図２】図１の移動体無線通信用の例示的なマルチバンド・アンテナの斜視図の一例を示す。
【図３Ａ】図２のマルチバンド・アンテナのための個々のアンテナ素子の概略図の一例を示す。
【図３Ｂ】図２のマルチバンド・アンテナのための個々のアンテナ素子の概略図の一例を示す。
【図３Ｃ】図２のマルチバンド・アンテナのための個々のアンテナ素子の概略図の一例を示す。
【図３Ｄ】図２のアンテナの概略図の平面図の一例を示す。
【図４】図２のマルチバンド・アンテナの組み立てられたアンテナ素子の斜視図の一例を示す。
【図５】図２のマルチバンド・アンテナの性能結果の一例を示す図である。
【図６】図４のアンテナのための例示的な搬送フレームの一例を示す図である。
【図１】
2009538049.tif 000006
【図２】
2009538049.tif 000007
【図３Ａ】
2009538049.tif 000008
【図３Ｂ】
2009538049.tif 000009
【図３Ｃ】
2009538049.tif 000010
【図３Ｄ】
2009538049.tif 000011
【図４】
2009538049.tif 000012
【図５】
2009538049.tif 000013
【図６】
2009538049.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月16日(2008.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチバンド・アンテナ（１００）であって、
接地平面（１１０）に接続され、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子（１２０）及び第２のアンテナ素子（１３０）であって、該第１のアンテナ素子（１２０）は該接地平面（１１０）と同一平面上に配置される、第１のアンテナ素子（１２０）及び第２のアンテナ素子（１３０）と、
アンテナ給電部（１４８）に接続され、前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間に配置された給電アンテナ素子（１４０）であって、該給電アンテナ素子（１４０）は、前記マルチバンド・アンテナ（１００）の複数の動作周波数帯を規定するために、前記第１のアンテナ素子（１２０）及び前記第２のアンテナ素子（１３０）に電磁結合するように構成される第１のブランチ（１４２）及び第２のブランチ（１４４）を含む、給電アンテナ素子（１４０）と
を備えることを特徴とするマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項２】
前記第２のアンテナ素子（１３０）は、前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）の遠端部（１５０、１５２）と重なり、
前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）の少なくとも一つの前記遠端部（１５０、１５２）は、前記第１のアンテナ素子（１２０）の一部と重なり、
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）は共有端部（１４６）で接続し、
前記共有端部（１４６）は前記アンテナ給電部（１４８）に電気的に接続する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項３】
前記給電アンテナ素子（１４０）は前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間の中間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項４】
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）は略Ｓ字型であり、
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第２のブランチ（１４４）は略Ｌ字型であり、
前記第１のアンテナ素子（１２０）は略Ｕ字型であり、
該略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の第１の端部は接地コネクタを介して前記接地平面（１１０）に接続し、
前記第２のアンテナ素子（１３０）は略Ｉ字型であり、
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は該略Ｉ字型の第２のアンテナ素子（１３０）の一つの端部を前記略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の中間部分に接続する導体片（１３２）をさらに備え、
前記接地コネクタ（１１２）及び前記導体片（１３２）は前記Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の対角に接続する
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項５】
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーすることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項６】
前記第１のアンテナ素子（１２０）の経路長と前記第２のアンテナ素子（１３０）の経路長とは、おおよそ同じ長さであり、
前記接地平面（１１０）の長さは前記第１のアンテナ素子（１２０）の経路長と前記第２のアンテナ素子（１３０）の経路長とのうちの一つより長いか等しい
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチバンド・アンテナ（１００）。
【請求項７】
マルチバンド・アンテナ（１００）を構築する方法であって、
垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子（１２０）及び第２のアンテナ素子（１３０）を接地平面（１１０）に接続する工程であって、該第１のアンテナ素子（１２０）は該接地平面（１１０）と同一平面上に配置される、工程と、
前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間に、アンテナ給電部（１４８）に接続された給電アンテナ素子（１４０）を配置する工程であって、該給電アンテナ素子（１４０）は前記第１のアンテナ素子（１２０）及び前記第２のアンテナ素子（１３０）に電磁結合するように構成される第１のブランチ（１４２）及び第２のブランチ（１４４）を含む、工程と
を備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記給電アンテナ素子（１４０）の遠端部（１５０、１５２）を前記第２のアンテナ素子（１３０）の少なくとも一部に重ねる工程と、
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）及び前記第２のブランチ（１４４）を共有端部（１４６）で接続する工程と、
前記共有端部（１４６）を前記アンテナ給電部（１４８）に電気的に接続する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第１のブランチ（１４２）を大まかにＳ字型に構成する工程と、
前記給電アンテナ素子（１４０）の前記第２のブランチ（１４４）を大まかにＬ字型に構成する工程と、
前記第１のアンテナ素子（１２０）を大まかにＵ字型に構成する工程と、該略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の第１の端部を接地コネクタを介して前記接地平面（１１０）に接続する工程と、
前記第２のアンテナ素子（１３０）を大まかにＩ字型に構成する工程と、
前記第１のアンテナ素子（１２０）と前記第２のアンテナ素子（１３０）との間に垂直方向に間隔を置いて配置された導体片（１３２）を用いて、前記略Ｉ字型の第２のアンテナ素子（１３０）の一つの端部を前記略Ｕ字型の第１のアンテナ素子（１２０）の中間部分に電気的に接続する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記マルチバンド・アンテナ（１００）は第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーすることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明に係るマルチバンド・アンテナは、複数の異なる周波数帯を集合的にカバーする複数のアンテナ素子を含む。ある例示的な実施形態は、接地平面に接続され、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子を備える。アンテナ給電部に接続された給電アンテナ素子は、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子との間に配置される。これらのアンテナ素子の構成により生み出された電磁結合は複数の共振周波数を生み出し、従って、マルチバンド・アンテナの複数の動作周波数帯を規定する。
本発明の例示的な実施形態は、マルチバンド・アンテナであって、接地平面に接続され、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子と、アンテナ給電部に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子との間に配置された給電アンテナ素子であって、該給電アンテナ素子は、前記マルチバンド・アンテナの複数の動作周波数帯を規定するために、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に電磁結合するように構成される第１のブランチ及び第２のブランチを含む、給電アンテナ素子とを備えることを特徴とするマルチバンド・アンテナを含む。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記第２のアンテナ素子は、前記給電アンテナ素子の前記第１のブランチ及び前記第２のブランチの遠端部と重なる。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記第１のブランチ及び前記第２のブランチの少なくとも一つの前記遠端部は、前記第１のアンテナ素子の一部と重なる。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記給電アンテナ素子の前記第１のブランチは略Ｓ字型であり、前記給電アンテナ素子の前記第２のブランチは略Ｌ字型である。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記給電アンテナ素子の前記第１のブランチ及び前記第２のブランチは共有端部で接続し、前記共有端部は前記アンテナ給電部に電気的に接続する。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記給電アンテナ素子は前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子との間の中間に配置される。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記第１のアンテナ素子は略Ｕ字型であり、該略Ｕ字型の第１のアンテナ素子の第１の端部は接地コネクタを介して前記接地平面に接続する。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記第２のアンテナ素子は略Ｉ字型であり、前記マルチバンド・アンテナは該略Ｉ字型の第２のアンテナ素子の一つの端部を前記略Ｕ字型の第１のアンテナ素子の中間部分に接続する導体片をさらに備える。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記接地コネクタ及び前記導体片は、前記Ｕ字型の第１のアンテナ素子の対角に接続する。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記マルチバンド・アンテナは第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーする。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、ＧＳＭ通信規格が前記第１の周波数帯を規定し、ＵＭＴＳ規格が前記第２の周波数帯を規定し、ＵＮＩＩ規格が前記第３の周波数帯を規定する。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記第１のアンテナ素子の経路長と前記第２のアンテナ素子の経路長とは、おおよそ同じ長さである。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記接地平面の長さは前記第１のアンテナ素子の経路長と前記第２のアンテナ素子の経路長とのうちの少なくとも一つより長いか等しい。
ある例示的なマルチバンド・アンテナにおいて、前記接地平面の長さは前記マルチバンド・アンテナの動作周波数に対応する波長の１／４より長いか等しい。
本発明の例示的な実施形態はまた、マルチバンド・アンテナを備える移動体通信装置であって、前記マルチバンド・アンテナは、接地平面に接続され、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子と、アンテナ給電部に接続され、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子との間に配置された給電アンテナ素子であって、該給電アンテナ素子は、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に電磁結合するように構成される第１のブランチ及び第２のブランチを含む、給電アンテナ素子と、前記マルチバンド・アンテナを介して無線通信信号の送信及び受信をするように構成される送受信器システムとを備えることを特徴とする移動体通信装置を含む。
ある例示的な移動体通信装置において、前記第２のアンテナ素子は、前記給電アンテナ素子の前記第１のブランチ及び前記第２のブランチの遠端部と重なる。
ある例示的な移動体通信装置において、前記マルチバンド・アンテナは第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーする。
ある例示的な移動体通信装置において、ＧＳＭ通信規格が前記第１の周波数帯を規定し、ＵＭＴＳ規格が前記第２の周波数帯を規定し、ＵＮＩＩ規格が前記第３の周波数帯を規定する。
本発明の例示的な実施形態は、マルチバンド・アンテナを構築する方法であって、垂直方向に間隔を置いて配置された第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子を前記接地平面に接続する工程と、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子との間に、アンテナ給電部に接続された給電アンテナ素子を配置する工程であって、該給電アンテナ素子は前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に電磁結合するように構成される第１のブランチ及び第２のブランチを含む、工程とを備えることを特徴とする方法を含む。
例示的な方法は、前記給電アンテナ素子の遠端部を前記第２のアンテナ素子の少なくとも一部に重ねる工程をさらに備えてもよい。
例示的な方法は、前記給電アンテナ素子の前記第１のブランチを大まかにＳ字型に構成する工程と、前記給電アンテナ素子の前記第２のブランチを大まかにＬ字型に構成する工程とをさらに備えてもよい。
例示的な方法は、前記給電アンテナ素子の前記第１のブランチ及び前記第２のブランチを共有端部で接続する工程と、前記共有端部を前記アンテナ給電部に電気的に接続する工程とをさらに備えてもよい。
例示的な方法は、前記第１のアンテナ素子を大まかにＵ字型に構成する工程と、該略Ｕ字型の第１のアンテナ素子の第１の端部を接地コネクタを介して前記接地平面に接続する工程とをさらに備えてもよい。
例示的な方法は、前記第２のアンテナ素子を大まかにＩ字型に構成する工程と、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子との間に垂直方向に間隔を置いて配置された導体片を用いて、前記略Ｉ字型の第２のアンテナ素子の一つの端部を前記略Ｕ字型の第１のアンテナ素子の中間部分に電気的に接続する工程とをさらに備えてもよい。
例示的な方法において、前記マルチバンド・アンテナは第１の周波数帯、第２の周波数帯、及び第３の周波数帯をカバーする。
例示的な方法において、ＧＳＭ通信規格が前記第１の周波数帯を規定し、ＵＭＴＳ規格が前記第２の周波数帯を規定し、ＵＮＩＩ規格が前記第３の周波数帯を規定する。
【国際調査報告】
2009538049.tif 000015
2009538049.tif 000016
2009538049.tif 000017
2009538049.tif 000018