(57)【要約】マルチモードアンテナ構造物は通信装置で電磁気信号を送受信するために提供される。通信装置は前記マルチモードアンテナ構造物と両方向通信のための信号処理用回路を含む。マルチモードアンテナ構造物は、前記回路に動作可能に連結された複数のアンテナポートと、前記アンテナポートの中で異なる一つに各々動作可能に連結された複数のアンテナ素子と、を含む。また、前記マルチモードアンテナ構造物は、前記複数のアンテナ素子の中でいずれの一つのアンテナ素子の電流が、前記いずれの一つのアンテナ素子に電気的に連結された隣接するアンテナ素子に流れ、前記隣接するアンテナ素子に連結されたアンテナポートをバイパス(ｂｙｐａｓｓ)して流れ、前記いずれの一つのアンテナ素子を通じて流れる電流は前記隣接するアンテナ素子を通じて流れる電流と大きさが同一であり、前記複数のアンテナポートの中でいずれの一つにより励起されたアンテナモードは他のアンテナポートにより励起されたアンテナモードと希望信号周波数範囲(ｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒａｎｇｅ)で電気的に隔離され、前記複数のアンテナ素子が多様なアンテナパターンを生成するように前記複数のアンテナ素子を電気的に連結する一つ以上の連結素子を含む。【選択図】図２Ａ
2009521898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ構造物との両方向通信のための信号処理用回路を含む通信装置で電磁気信号を送受信するためのマルチモードアンテナ構造物であって、
前記回路に動作可能に連結された複数のアンテナポートと、
前記複数のアンテナポートの中で相異なっている一つに各々動作可能に連結された複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子の中でいずれの一つのアンテナ素子の電流が前記いずれの一つのアンテナ素子に電気的に連結された隣接アンテナ素子に流れ、前記隣接アンテナ素子に連結されたアンテナポートをバイパス(ｂｙｐａｓｓ)して流れ、前記いずれの一つのアンテナ素子を通じて流れる電流は前記隣接するアンテナ素子を通じて流れる電流と大きさが同一であり、前記複数のアンテナポートの中でいずれの一つにより励起されたアンテナモードは、他のアンテナポートにより励起されたアンテナモードと希望信号周波数範囲(ｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒａｎｇｅ)で電気的に隔離され、前記複数のアンテナ素子が多様なアンテナパターンを生成するように前記複数のアンテナ素子を電気的に連結する一つ以上の連結素子と、を含むことを特徴とするマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２】
前記通信装置は、セルラーハンドセット(ｃｅｌｌｕｌａｒ ｈａｎｄｓｅｔ)、ＰＤＡ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ)、無線ネットワーク装置(ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ)またはＰＣ(ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ)用データカード(ｄａｔａ ｃａｒｄ)であることを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項３】
前記複数のアンテナ素子はダイポール(ｄｉｐｏｌｅｓ)を含み、前記一つ以上の連結素子は前記アンテナポートの対向側に前記ダイポールを連結することを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項４】
前記複数のアンテナ素子は、モノポール(ｍｏｎｏｐｏｌｅ)を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項５】
前記マルチモードアンテナ構造物は、希望信号周波数範囲(ｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ)で前記アンテナ素子に対して入力インピーダンス整合(ｉｎｐｕｔ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈ)を提供する整合ネットワーク(ｍａｔｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ)をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項６】
前記複数のアンテナ素子は、ヘリカルコイル(ｈｅｌｉｃａｌ ｃｏｉｌ)、広帯域平板型(ｗｉｄｅｂａｎｄ ｐｌａｎｅｒ ｓｈａｐｅｓ)、チップアンテナ(ｃｈｉｐ ａｎｔｅｎｎａｓ)、蛇行形状(ｍｅａｎｄｅｒｅｄ ｓｈａｐｅｓ)、ルーフ(ｌｏｏｐｓ)または誘導性分路形態(ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｓｈｕｎｔｅｄ ｆｏｒｍｓ)を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項７】
前記複数のアンテナ素子の中で少なくとも二つは、異なる幾何学的形象を有することを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項８】
前記複数のアンテナ素子は、各々同一である幾何学的形象を有することを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項９】
前記複数のアンテナ素子は、各々アンテナ構造物に希望隔離帯域幅(ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)とインピーダンス帯域幅(ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を提供するために与えられた幅を有するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１０】
前記複数のアンテナ素子は、アンテナ構造物に希望隔離帯域幅(ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)とインピーダンス帯域幅(ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を提供するために与えられた距離ほど離隔されたことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１１】
前記マルチモードアンテナ構造物は、印刷回路基板(PCB)上に製造された平面構造を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１２】
前記複数のアンテナ素子は、各々多重共振周波数(ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)を提供するために同一ではない長さの分離されたフィンガー(ｓｐｌｉｔ ｆｉｎｇｅｒ)を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１３】
前記複数のアンテナ素子は、同調アンテナ(ｔｕｎａｂｌｅ ａｎｔｅｎｎａ)を形成するために長さ調節が可能であることを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１４】
前記複数のアンテナ素子は、各々前記アンテナ素子の有効電気的長さを増加または減少させることができる制御可能なスイッチを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１５】
前記一つ以上の連結素子は、前記アンテナ素子の間の電気的連結に前記アンテナ素子の間の電気的距離とおおよそ同一な電気的長さを提供することを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１６】
前記一つ以上の連結素子は、前記マルチモードアンテナ構造物に希望隔離帯域幅(ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を提供するために与えられた電気的長さを有するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１７】
前記一つ以上の連結素子は、前記マルチモードアンテナ構造物に希望隔離帯域幅(ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を提供するために前記アンテナ素子の長さ方向に沿って対応配置されることを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１８】
前記一つ以上の連結素子は、前記アンテナ素子の長さ方向に沿って離隔された複数の連結素子を含み、前記連結素子は、各々アンテナ構造物に希望隔離帯域幅(ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ)を提供するために前記連結素子と前記アンテナ素子の間の連結を開放するように選択可能なスイッチを含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項１９】
前記一つ以上の連結素子は、フィルターを含んで前記連結素子が前記フィルターと関連された与えられた周波数帯域内だけで有効なアンテナ素子の間の連結を提供するようにすることを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２０】
前記一つ以上の連結素子は二つの連結素子を含み、その中で一つは高域通過フィルターを含み、他の一つは低域通過フィルターを含むことにより、二重帯域アンテナ構造物を提供することを特徴とする、請求項１９に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２１】
前記一つ以上の連結素子、各々前記アンテナ素子の間の電気的連結の遅延時間、位相またはインピーダンスを変更可能にするために同調素子(ｔｕｎａｂｌｅ ｅｌｅｍｅｎｔ)を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２２】
前記マルチモードアンテナ構造物は、自動ピックアンドプレースアセンブリー工程(ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｐｉｃｋ ａｎｄ ｐｌａｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ)に使うための、マス(ｍａｓｓ)の中央にピックアップ構造(ｐｉｃｋｕｐ ｆｅａｔｕｒｅ)を含んだスタンプ金属部(ｓｔａｍｐｅｄ  ｍｅｔａｌ  ｐａｒｔ)を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２３】
前記マルチモードアンテナ構造物は、プラスチックキャリア(ｃａｒｒｉｅｒ)上に装着された柔軟性印刷回路を含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２４】
前記マルチモードアンテナ構造物は、前記複数のアンテナ素子が実装され、前記一つ以上の連結素子が隣接するアンテナ素子を連結する導電性バンド(ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｂａｎｄ)形態で実装されるスリーブを含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２５】
前記アンテナ構造物を前記通信装置に連結するための同軸ケーブル連結部をさらに含むことを特徴とする、請求項２４に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２６】
前記複数のアンテナポートに印加される伝送信号を各々増幅するための複数の増幅器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２７】
前記いずれの一つのアンテナ素子の電流は、前記どの一つのアンテナ素子と連結された複数の隣接するアンテナ素子に流れ、前記複数の隣接するアンテナ素子と各々連結された複数のアンテナポートをバイパス(ｂｙｐａｓｓ)するが、前記いずれの一つのアンテナ素子を通じて流れる電流は、前記複数の隣接するアンテナ素子を通じて流れる電流と大きさが同一であることを特徴とする、請求項１に記載のマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２８】
アンテナ構造物との両方向通信のための信号処理用回路が含まれたＰＣＢアセンブリーを含む通信装置で前記ＰＣＢアセンブリーに実装されて電磁気信号を送受信するためのマルチモードアンテナ構造物であって、
前記回路に動作可能に連結された複数のアンテナポートと、
前記複数のアンテナポートの中で相異なっている一つに各々動作可能に連結された複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子の中いずれの一つのアンテナ素子の電流が前記いずれの一つのアンテナ素子に電気的に連結された隣接するアンテナ素子に流れ、前記隣接するアンテナ素子に連結されたアンテナポートをバイパス(ｂｙｐａｓｓ)して流れ、前記いずれの一つのアンテナ素子を通じて流れる電流は前記隣接するアンテナ素子を通じて流れる電流と大きさが同一であり、前記複数のアンテナポートの中でいずれの一つにより励起されたアンテナモードは、他のアンテナポートにより励起されたアンテナモードと希望信号周波数範囲(ｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒａｎｇｅ)で電気的に隔離され、前記複数のアンテナ素子が多様なアンテナパターンを生成するように前記複数のアンテナ素子を電気的に連結する一つ以上の連結素子を含み、前記マルチモードアンテナ構造物はスタンピングまたは印刷された金属構造と、を含むことを特徴とするマルチモードアンテナ構造物。
【請求項２９】
アンテナ構造物との両方向通信のための信号処理用回路を含む通信装置で電磁気信号を送受信するためのマルチモードアンテナ構造物であって、
前記回路に動作可能に連結された三つ以上のアンテナポートと、
前記三つ以上のアンテナポートの中で相異なっている一つに各々動作可能に連結され、前記マルチモードアンテナ構造物が実装される筺体(ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ)の周辺に離隔配置される三つ以上のアンテナ素子と、
前記三つ以上のアンテナ素子の中でいずれの一つのアンテナ素子の電流が前記いずれの一つのアンテナ素子に電気的に連結された隣接する複数のアンテナ素子に流れ、前記隣接する複数のアンテナ素子に連結された複数のアンテナポートをバイパス(ｂｙｐａｓｓ)して流れ、前記いずれの一つのアンテナ素子を通じて流れる電流は、前記隣接する複数のアンテナ素子を通じて流れる電流と大きさが同一であり、前記三つ以上のアンテナポートの中でいずれの一つにより励起されたアンテナモードは、他のアンテナポートにより励起されたアンテナモードと希望信号周波数範囲(ｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ)で電気的に隔離され、前記三つ以上のアンテナ素子が多様なアンテナパターンを生成するように前記三つ以上のアンテナ素子を電気的に連結する一つ以上の連結素子と、を含むことを特徴とするマルチモードアンテナ構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置(ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｄｅｖｉｃｅ)に関し、特に、このような無線通信装置に使われるアンテナ(ａｎｔｅｎｎａ)に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの通信装置は、一緒に近接して(例えば、１／４未満の波長ほど離れて) パッケージング(ｐａｃｋａｇｉｎｇ)されて同一周波数帯域内で同時に動作できる複数のアンテナを有している。このような通信装置の一般的な例では、セルラーハンドセット(ｃｅｌｌｕｌａｒ ｈａｎｄｓｅｔｓ)、ＰＤＡ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ)、無線ネットワーキング装置(ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ)またはＰＣ(ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ)用データカード(ｄａｔａ ｃａｒｄ)のような携帯用通信製品が挙げられる。多くのシステムアキテクチャー(例えば、ＭＩＭＯ(Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ))及び移動無線通信装置用の標準プロトコル(例えば、無線ＬＡＮ(ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ)用８０２.１１ｎ、３Ｇデータ通信用８０２.１６ｅ(ＷＩＭＡＸ)、ＨＳＤＰＡ、１ｘＥＶＤＯ))は、同時に動作する複数のアンテナを要求する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、各種実施例によって通信装置で電磁気信号を送受信するためのマルチモードアンテナ構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の通信装置は、前記マルチモードアンテナ構造物から伝達される信号を処理するための回路を含む。前記マルチモードアンテナ構造物は、前記回路に動作可能に連結された複数のアンテナポートと、前記アンテナポートの中で異なる一つのアンテナポートに各々動作可能に連結された複数のアンテナ素子と、を含む。
また、前記マルチモードアンテナ構造物は、前記複数のアンテナ素子の中でいずれの一つのアンテナ素子の電流が該当アンテナ素子に電気的に連結された隣接するアンテナ素子に流れ、前記隣接するアンテナ素子に結合されたアンテナポートを概してバイパスし、前記該当アンテナ素子を通じて流れる電流の大きさは、前記隣接するアンテナ素子を通じて流れる電流と大きさが同一であり、前記複数のアンテナポートの中で一つのポートにより励起されたアンテナモードは、他のアンテナポートにより励起されたアンテナモードと希望信号周波数範囲(ｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ)で電気的に隔離されて前記複数のアンテナ素子が多様なアンテナパターンを生成するように前記アンテナ素子を電気的に連結する一つ以上の連結素子を含む。
一方、以下の実施例では本発明によるさまざまな実施例について説明するが、本発明は相違である多様な実施例で具現可能であるだけではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能である。したがって、添付された図面及び詳細な説明に開示された実施例は、本発明の一例に過ぎないで、これは特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を限定しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１Ａ乃至図１Ｇは、アンテナ構造物１００の動作を示す。図１Ａは、長さＬの二つの並列アンテナ素子、特に第１−１及び第１−２の二つの並列ダイポール(ｄｉｐｏｌｅｓ)１０２、１０４を有したアンテナ構造物１００を概略的に示す。前記二つのダイポール１０２、１０４は、距離ｄほど分離されており、連結素子(ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ)により連結されていない。前記二つのダイポール１０２、１０４はおおよそＬ＝λ／２に該当する基本共振周波数(ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)を有する。各ダイポールは同一な周波数で動作できる独立的な送受信システムに各々連結される。このシステム連結は二つのアンテナに対して同一特性インピーダンスｚ0を有し、この例では５０ｏｈｍｓである。
【０００６】
前記ダイポールの中一つのダイポールが信号を送信する時、送信される信号の一部が隣接ダイポールに直接カップリングされる。一般的に、最大量のカップリングは個別ダイポールの半波長共振周波数(ｈａｌｆ−ｗａｖｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)付近で発生し、分離距離ｄが小さくなることによって増加する。例えば、ｄ＜λ／３である時のカップリングの大きさは、０.１または−１０ｄＢより大きくて、ｄ＜λ／８である時のカップリングの大きさは、−５ｄＢより大きい。
【０００７】
アンテナの間にはカップリングがないか(完全隔離)、カップリングを減少させることが好ましい。もし、カップリングの大きさが−１０ｄＢであれば、隣接アンテナに直接カップリングされる電力量により伝送電力の１０％が損失される。また、隣接アンテナに連結された受信機の飽和(ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ)や感度損失(ｄｅｓｅｎｓｉｔｉｚａｔｉｏｎ)あるいは隣接アンテナに連結された送信機の性能低下のような有害なシステム影響が存在することもある。隣接したアンテナに発生した誘導電流は個別ダイポールから生成されたことに比して利得パターン(ｇａｉｎ ｐａｔｔｅｒｎ)を歪曲させて、これは前記ダイポールにより生成された利得パターンの間の相関度を減少させると知られている。このように、カップリングはたとえパターンの多様性を提供するが、システムに有害な影響を与える。
【０００８】
密着カップリング(ｃｌｏｓｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ)のため、前記アンテナは独立的に動作しないで、異なる二つの利得パターンに対応する２組のターミナル(ｔｅｒｍｉｎａｌ)またはポートを有するアンテナシステムを考えられる。この時、各ポート使用は二つのダイポールを含んだ全体構造物の使用を伴う。そして、前記隣接ダイポールの寄生励起(ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ)は密着カップリングされた当該ダイポールの多様性を可能とするが、当該ダイポールに励起された電流はソースインピーダンス(ｓｏｕｒｃｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ)を通じて流れ、これによって、ポートの間で相互カップリングが発生する。
【０００９】
図１Ｃは、シミュレーションに使われた図１に示された前記アンテナ構造物１００に該当する一対の第１−１及び第１−２のモデルダイポール１０２、１０４)を示す。この例で、前記ダイポール１０２、１０４は１ｍｍ×１ｍｍの正四角形断面と５６ｍｍの長さ(L)を有する。５０Ωのソースに付着されると、これら寸法は２.４５ＧＨｚの中心共振周波数を発生する。前記共振周波数での自由空間波長は１２２ｍｍである。図１Ｄには、分離距離(ｄ)が１０ｍｍ、すなわち、約λ／１２である時の散乱パラメーター(ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ)Ｓ１１、Ｓ１２が示されている。対称性及び相互性(ｓｙｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ)により、Ｓ２２＝Ｓ１１、Ｓ１２＝２１であり、簡単にＳ１１とＳ１２だけを考慮する。この時、図１Ｄに示されるように、前記ダイポールの間のカップリングＳ１２は、２.４５ＧＨｚで最大値−３.７ｄｂに到逹する。
【００１０】
図１Ｅは、前記第１のアンテナ構造物において、第１−１のポート１０６は励起され、第１−２のポート１０８は受動で終端(ｐａｓｓｉｖｅｌｙ ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ)される条件下で、前記第１のアンテナ構造物の前記第１−２のダイポール１０４の垂直電流と前記第１−１のダイポール１０２の垂直電流との比(図面には“大きさＩ２／Ｉ１”で表示される)を示す。これら垂直電流比(ダイポール１０４/ダイポール１０２)が最大になる周波数は、前記二つの垂直電流の間の位相差が１８０°である地点であり、これは図１Ｄに示された最大カップリング地点より多少高い周波数である。
【００１１】
図１Ｆは、前記第１−１のポート１０６が励起された場合の多くの周波数に対する方位角利得パターン(ａｚｉｍｕｔｈａｌ ｇａｉｎ ｐａｔｔｅｒｎ)を示す。このパターンは均一に全方向(ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ)的ではなくて、カップリング大きさ(ｍａｇｎｉｔｕｄｅ)や位相(ｐｈａｓｅ)の変化により周波数によって変化する。前記第１−２のポート１０８の励起によるパターンは、 対称性により前記第１−１のポート１０６に対するパターンのミラーイメージ(ｍｉｒｒｏｒ−ｉｍａｇｅ)になる。したがって、パターンが左側から右側に非対称的であるほど、パターンは利得大きさ(ｇａｉｎ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ)面で一層多様になる。
【００１２】
パターン間の相関係数(ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ)を計算すると、パターンの多様性に対する定量的特性が得られる。図１Ｇは、前記第１−１及び第１−２のポート１０６、１０８のアンテナパターン間の計算された相関度を示す。相関度は、理想的なダイポールに対するクラークのモデル(Ｃｌａｒｋ’ｓ ｍｏｄｅｌ)で予想される値よりずっと小さい。これは相互カップリングにより導入されるパターン間の差のためである。
【００１３】
図２Ａ乃至図２Ｆは、本発明の一つ以上の実施例による第２のアンテナ構造物である２ポートアンテナ構造物２００の動作を示す。前記第２のアンテナ構造物２００は、二つの隣接した第２−１及び第２−２の共振アンテナ素子２０２、２０４を含み、第２−１及び第２−２のポート２０６、２０８の間に低いパターン相関度(ｌｏｗ ｐａｔｔｅｒｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ)と低いカップリング(ｌｏｗ ｃｏｕｐｌｉｎｇ)を提供する。図２Ａは、前記２ポートアンテナ構造物２００を概略的に示した図で、一対のダイポールを含んだ図１Ｂのアンテナ構造物１００と類似であるが、前記第２−１及び第２−２のポート２０６、２０８を間に置いて上下両側に位置した第２−１及び第２−２のダイポール２０２、２０４の間を各々連結させる一番の導電性連結素子２１０、２１２が水平にさらに追加される。前記二つのポート２０６、２０８は、図１のアンテナ構造物１００と同一な場所に位置する。前記二つのポートの中で一つのポートが励起されると、前記結合構造物は連結されていない一対のダイポールと類似な共振(ｒｅｓｏｎａｎｃｅ)を示すが、カップリングの相当な減少とパターン多様性増加を示す。
【００１４】
図２Ｂには、１０ｍｍで離隔された第２のアンテナ構造物２００の模範的なモデルが示されている。この時、前記第２のアンテナ構造物２００には、前記アンテナ素子２０２、２０４を電気的に連結する二つの水平連結素子２１０、２１２が前記ポート２０６、２０８のすぐ下と上に追加され、その以外は図１Ｃのアンテナ構造物１００と類似な構造を有する。このような構造では、図２Ｃに示されたように、ダイポールが電気的に連結されない構造と同一な周波数で強い共振を示すが、非常に異なる散乱パラメーターを有する。また、Ｓ１１により表示されたように、カップリングには−２０ｄＢ以下の深いドロップアウト(ｄｒｏｐ−ｏｕｔ)があり、入力インピーダンスの移動がある。また、Ｓ１１が最小値を示す最適のインピーダンスマッチはＳ１２が最小になる最小カップリングと一致しないが、図２Ｄに示されたように、マッチングネットワークを使用して最適の入力インピーダンスマッチと非常に低いカップリングを同時に得ることができる。前記図２Ｄの場合には、直列インダクタ及び後続並列キャパシタを含む集中素子(ｌｕｍｐｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ)整合ネットワークが各ポートと前記構造物の間に追加された。
【００１５】
図２Ｅは、前記第２−１ポート２０６の励起による前記第２−１ダイポール２０２と前記第２−２ダイポール２０４の電流比(図面には“大きさＩ２／Ｉ１”で示す)を示した図で、図面のグラフを見れば、共振周波数の下では電流が前記第２−２ダイポール２０４で実際に一層大きいことが分かる。共振周波数辺りでは、周波数が増加するほど前記第２−２ダイポール２０４の電流が前記第２−１ダイポール２０２の電流と比較して相対的に減少することが分かる。そして、最小カップリング地点(２.４４ＧＨｚ)は前記二つのダイポール２０４、２０６の電流の大きさが同一な前記共振周波数に近接し、この時、前記第２−２ダイポール２０４の電流の位相は前記第２−１ダイポール２０２の電流の位相より約１６０°遅れる(ｌａｇｇｉｎｇ)ことが分かる。
【００１６】
この時、連結素子がない図１Ｃのダイポールとは異なり、図２Ｂの結合アンテナ構造物２００の前記第２−２ダイポール２０４の電流は、前記第２−２ポート２０８のターミナルインピーダンスを通過して流れない。その代りに、図２Ａに矢印で示したように、前記第２−２ダイポール２０４の電流は、前記第２−２ダイポール２０４に沿って流れた後前記第２−１及び第２−２の連結素子２１０、２１２を横切って流れ、前記第２−１ダイポール２０２に沿って上側へ流れるようになって共振モードを提供する(図２Ａでの電流フローは共振サイクルの１／２を示し、残りの１／２サイクルの間に電流方向が逆転されることに注意する。)。その結果、前記２ポートアンテナ構造物２００の共振モードは、次の特徴を示す。(１) 前記第２−２ダイポール２０４の電流は主に前記第２−２ポート２０８をバイパスし、これによって、前記第２−１及び第２−２ポート２０６、２０８の間に高い隔離度(ｈｉｇｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ)が示される。(２)前記第２−１及び第２−２ダイポール２０２、２０４で電流の大きさはほとんど同一であり、これにより、詳細に後述するように、相違で連関性ない利得パターンが現われる。
【００１７】
電流の大きさが前記第２−１及び第２−２ダイポール２０２、２０４でほとんど同一であるので、電気的に連結されていないダイポールを有した図１Ｃの第１のアンテナ構造物１００の場合よりずっと指向性のパターンが生成される(図２Ｆ参照)。電流が同一である時、x(またはｐｈｉ＝０)方向でパターン値を０にするための条件は、前記第２−２ダイポール２０４の電流位相が前記第２−１ダイポール２０２の電流位相に比べてπ−ｋｄ値ほどおくれることである(ただし、ｋ=２π/λであり、λは有効波長であう)。前記条件下で、前記第２−２ダイポール２０４からｐｈｉ＝０方向に伝播される電場(ｆｉｅｌｄｓ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ)は、前記第２−１ダイポール２０２の電場とは１８０°の位相差を示し、それによって、二つのダイポール２０２、２０４の伝播される電場の組合せはｐｈｉ＝０方向で０になる。
【００１８】
図２Ｂの２ポートアンテナ構造物２００において、ｄは１０ｍｍまたはλ／１２の有効電気的長さ(ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ)である。この場合に、ｋｄはπ／６または３０°であり、指向性方位角放射パターン(ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ)がｐｈｉ＝０方向で０、ｐｈｉ＝１８０方向で最大利得を有するようにするための前記第２−２ダイポール２０４の電流の条件は、前記第２−１ダイポール２０２の電流の位相より１５０°遅れる。共振点で、電流は前記条件に近接して流れて(図２Ｅ参照)、これは前記パターンの指向性を説明することである。反対に前記第２−２ポート２０８が励起された場合、放射パターンは、図２Ｆの放射パターンと反対であるミラーイメージであり、最大利得はｐｈｉ＝０方向にある。その結果、前記二つのポート２０６、２０８から生成されるアンテナパターンの差は、図２Ｇに示されたような連関された低い包絡線相度係予想値(ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｌｏｗ  ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ  ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ)を有する。したがって、前記第２のアンテナ構造物２００はお互いに隔離されて相関度が低い利得パターンを生成する二つのポートを有する。
【００１９】
したがって、カップリングの周波数回答は、インピーダンスと電気的長さを含む前記第２−１及び第２−２連結素子２１０、２１２の特性に依存する。本発明の実施例によって、希望隔離度が維持できる周波数または帯域幅は連結素子２１０、２１２を適切に構成することにより制御できる。連結素子の特性を調節する一つ方法は、連結素子２１０、２１２の物理的長さを変化させることである。その一例が図３Ａのマルチモードアンテナ構造物３００として、連結素子３１０、３１２の横断連結経路に蛇行(ｍｅａｎｄｅｒ)が追加される。これはアンテナ素子３０２、３０４間連結の電気的長さ及びインピーダンスを増加させる効果がある。また、前記アンテナ構造物３００に対する散乱パラメーター、電流比、利得パターン、パターン相関度などの動作特性が、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ及び図３Ｅに各々示されている。この実施例において、前記連結素子３１０、３１２の物理的長さ変化は構造物の共振周波数を大きく変化させることができないが、蛇行がない構造物に比べて一層広い帯域幅と大きい最小値を示してＳ１２で重要な変化を引き起こす。したがって、前記連結素子の電気的特性を変化させて隔離性能を最適化または改善することができる。
本発明の多様な実施例による例示的なアンテナ構造物は(図４の第４のアンテナ構造物４００により示されたように)接地面(ｇｒｏｕｎｄ)あるいはカウントポイズ(ｃｏｕｎｔｅｒｐｏｉｓｅ)４０２から励起されるか、(図５の第５のアンテナ構造物５００により示されたように)平衡構造で設計できる。どの場合とも、各々のアンテナ構造物は、二つ以上のアンテナ素子(図４の４０２、４０４及び図５の５０２、５０３)と一つ以上の伝導性連結素子(図４の４０６及び図５の５０６、５０８)を含む。説明の便宜のために、２ポート構造物が図面に例示されている。しかし、本発明の多様な実施例によって二つ以上のポートを有したアンテナ構造物で拡張が可能である。前記アンテナ構造物またはポート(図４の４１８、４１２及び図５の５１０、５１２)への信号連結は各アンテナ素子に提供される。前記連結素子は関心周波数または周波数範囲で前記二つのアンテナ素子の間を電気的に連結する。前記アンテナは物理的且つ電気的に一つの構造であるが、その動作は、そのアンテナを二つの独立されたアンテナで見なして説明することができる。前記第１のアンテナ構造物１００のように連結素子を含まない場合には、前記第１−１のアンテナポート１０６は前記第１−１のアンテナ１０２に連結されており、前記第１−２のアンテナポート１０８は前記第１−２のアンテナ１０４に連結されていると言える。しかし、前記第４のアンテナ構造物４００のように連結素子を含む場合には、前記第４−１のアンテナポート４１８は前記第４のアンテナ構造物４００の一つのアンテナモードと連関されており、前記第４−２のアンテナポート４１２は他のアンテナモードと連関されていると言える。
【００２０】
アンテナ素子は希望する周波数または動作周波数範囲で共振するように設計される。最低次(ｌｏｗｅｓｔ  ｏｒｄｅｒ)の共振はアンテナ素子が波長の１／４の電気的長さを有する時に発生する。したがって、単純な素子設計は不均衡構成の場合１／４波モノポール(ｍｏｎｏｐｏｌｅ)である。高次モードを使用することも可能である。例えば、１／４波モノポールに形成されたアンテナ構造物は基本周波数の３倍周波数で高い隔離度を有して二重モードアンテナ性能を示す。したがって、高次モードは多重帯域アンテナを生成するに利用することができる。同様に、平衡構成で、アンテナ素子は半波中央給電ダイポール(ｈａｌｆ−ｗａｖｅ  ｃｅｎｔｅｒ  ｆｅｄ  ｄｉｐｏｌｅ)として相補１／４波素子であってよい。しかし、アンテナ構造物は希望する周波数あるいは周波数範囲で共振する他の形式のアンテナ素子に形成されることもできる。他の可能なアンテナ素子構成は、ヘリカルコイル(ｈｅｌｉｃａｌ  ｃｏｉｌ)、広帯域平板型(ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｐｌａｎａｒ  ｓｈａｐｅｓ)、チップアンテナ(ｃｈｉｐ  ａｎｔｅｎｎａｓ)、蛇行形状(ｍｅａｎｄｅｒｅｄ  ｓｈａｐｅｓ)、ルーフ(ｌｏｏｐｓ)または逆Ｆ型平面アンテナ(Ｐｌａｎｎａｒ  Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｆ  Ａｎｔｅｎｎａｓ：ＰＩＦＡｓ)のような誘導性分路形態(ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｓｈｕｎｔｅｄ  ｆｏｒｍｓ)を含むが、本発明はこれに限定されない。
【００２１】
言い換えれば、本発明によるアンテナ構造物のアンテナ素子は、各々希望する周波数あるいは動作周波数範囲で共振点を有する限り同一配列や同一形態である必要がない。
【００２２】
本発明の一つ以上の実施例によるアンテナ構造物のアンテナ素子は同一な構造を有する。このような設計の単純化は、特に、各ポートへの連結のためにアンテナ性能要件が同一である場合に好ましい。
【００２３】
結合アンテナ構造物の帯域幅と共振周波数はアンテナ素子の帯域幅と共振周波数により制御できる。これによって、広い帯域幅のアンテナ素子は、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに示されたように、結合アンテナ構造物の広い帯域幅モードのために使用できる。図６Ａは、第６−１及び第６−２の連結素子６０６、６０８で連結された二つの第６−１及び第６−２のダイポール６０２、６０４を含む第６のマルチモードアンテナ構造物６００を示す。前記ダイポール６０２、６０４は各々幅(Ｗ)と長さ(Ｌ)を有し、距離(ｄ)ほど離隔される。図６Ｂは、例示的な寸法：Ｗ＝１ｍｍ、Ｌ＝５７.２ｍｍ、ｄ＝１０ｍｍを有した構造物の散乱パラメーターを示す。図６Ｃは、例示的な寸法：Ｗ＝１０ｍｍ，Ｌ＝５０.４ｍｍ、ｄ＝１０ｍｍを有した構造物の散乱パラメーターを示す。図示したように、他の条件が同一であれば、Ｗを１ｍｍから１０ｍｍに増加させる場合、前記第６のアンテナ構造物６００の隔離帯域幅とインピーダンス帯域幅が増加する。
【００２４】
また、これら図面から確認できるように、アンテナ素子間の間隔が増加すれば、アンテナ構造物の隔離帯域幅とインピーダンス帯域幅が増加することが分かった。
【００２５】
一般的に、第６−１及び６−２の連結素子６０６、６０８は、前記第６のアンテナ構造物の高電流領域に位置するので、高い伝導性を有することが好ましい。
【００２６】
第６−１及び６−２のポートは、前記第６−１及び６−２のアンテナ素子６０２、６０４が別個の分離されたアンテナで動作する場合と同様に給電点に位置する。その結果、ポートインピーダンスを希望するシステムインピーダンスに整合させるために整合素子や構造を使うことができる。
【００２７】
図７に示したように、本発明の一つ以上の実施例によるマルチモードアンテナ構造物は、例えば印刷回路基板(ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ)に統合された平面構造(ｐｌａｎａｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)であってもよい。この例において、図７は、本発明による第７のアンテナ構造物７００を示すことで、第７−１及び第７−２のポート７０８、７１０で第７の連結素子７０６により連結された第７−１及び第７−２のアンテナ素子７０２、７０４を含み、このような第７のアンテナ構造物７００は第１のＰＣＢ７１２基板上に形成される。図７に示されたアンテナ素子は簡単な１／４波モノポールである。しかし、前記第７−１及び７−２のアンテナ素子７０２、７０４は同一な有効電気的長さを提供する限りすべての種類の幾何学的配列が可能である。
【００２８】
本発明の一つ以上の実施例による二重共振周波数を有したアンテナ素子は、二重共振周波数と二重動作周波数を有した結合アンテナ構造物を製作するに使用することができる。図８Ａは、本発明による第８のアンテナ構造物８００として、第８−１及び８−２アンテナ素子８０２、８０４が各々お異なる長さの二つのフィンガー８０６、８０８及び８１０、８１２で分離されたマルチモードダイポール構造物を示す。前記第８−１及び８−２のアンテナ素子８０２、８０４は各々二つの異なるフィンガー長さと関連された共振周波数を有することにより二重共振を示す。同様に、二重共振ダイポールアーム(ａｒｍ)を使用するマルチモードアンテナ構造物も、図８Ｂに示されたように、高い隔離度(または小さなＳ２１)を有する二つの周波数帯域を示す。
【００２９】
本発明によるアンテナ構造物は、図９に示したように、同調可能な第９のアンテナ構造物９００で形成でき、第９のアンテナ構造物９００は長さが可変のアンテナ素子である第９−１及び第９−２のアンテナ素子９０２、９０４を含む。前記各アンテナ素子の長さは、各々のアンテナ素子９０２、９０４に位置したＲＦスイッチ９０６、９０８のような制御可能装置により前記アンテナ素子の有効電気的長さを変えることにより可変できる。前記例において、前記スイッチは(高周波動作のために)さらに短い電気的長さを生成するために(制御装置を動作させることにより)開放することもでき、または(低周波動作のために)さらに長い電気的長さを生成するために閉まることができる。高い隔離度特性を有する前記アンテナ構造物９００の動作周波数帯域は二つのアンテナ素子を一斉に同調させることにより同調できる。この接近法は、例えば制御可能絶縁物質の利用、ＭＥＭｓ装置、バラクター(ｖａｒａｃｔｏｒ)または同調可能絶縁キャパシター(ｔｕｎａｂｌｅ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ)などの可変キャパシターを利用したアンテナ素子のローディング、寄生素子(ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ)のスイッチングオン/オフ(ｏｎ／ｏｆｆ)を含めて、アンテナ素子の有効電気的長さを変化させる多様な方法とともに使用できる。
【００３０】
本発明の一つ以上の実施例による一つ以上の連結素子は、アンテナ素子間の電気的距離とおおよそ同一な電気的長さをアンテナ素子間の電気的連結に提供する。この条件下で、前記連結素子がアンテナ素子のポート端部に連結されると、ポートはアンテナ素子の共振周波数に近い周波数で隔離される。この配列は特定周波数でほとんど完璧な隔離度を示す。
【００３１】
また、上述のように、連結素子の電気的長さは隔離度が特定値を超過する帯域幅を拡大するために増加できる。例えば、アンテナ素子の間の直線連結は特定周波数で−２５ｄＢの最小値Ｓ２１を生成することができ、Ｓ２１＜−１０ｄＢであれば、帯域幅は１００ＭＨｚになる。しかし、前記連結素子の電気的長さを増加させる場合最小値Ｓ２１は−１５ｄＢに増加するが、Ｓ＜−１０ｄＢである帯域幅は１５０ＭＨｚに増加された新しい応答を得ることができる。
【００３２】
本発明の一つ以上の実施例によって多様な他の形態のマルチモードアンテナ構造物が提供できる。例えば、前記連結素子は多様な構造を有することができ、またはアンテナ構造物の特性を変化させることができる構成要素を含むことができる。このような構成要素は、例えばインダクターとキャパシターのような受動素子、共振器(ｒｅｓｏｎａｔｏｒ)またはフィルター構造、または移相器(ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ)のような能動素子を含むことができる。
【００３３】
本発明の一つ以上の実施例によって、アンテナ構造物の特性を調節するために、アンテナ素子の長さ方向に沿って下上に連結素子の位置を変化させることができる。この時、ポートが隔離される周波数帯域は、前記アンテナ素子上への前記連結素子の連結点をポートから遠くなる方向、すなわち、前記アンテナ素子のポート側ではない反対側末端を向けるように移動させることより、高い周波数に移動(ｓｈｉｆｔ)することができる。図１０Ａ及び図１０Ｂは、各々第１０−１及び１０−２のアンテナ素子を電気的に連結する第１０−１及び１０−２連結素子１００４、１００８を含む第１０−１及び１０−２のマルチモードアンテナ構造物１０００、１００２を示す。図１０Ａの第１０−１のアンテナ構造物１０００において、前記第１０−１の連結素子１００４は接地面１００６の上端と３ｍｍ間隔を有する所に位置している。図１０Ｃは、前記第１０−１のアンテナ構造物１０００において、散乱パラメーターは１.１５ＧＨｚの周波数で高い隔離度が獲得できることを示し、この時、１.１５ＧＨｚでのインピーダンス整合のために分路コンデンサ/直列インダクタ(ｓｈｕｎｔ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ/ｓｅｒｉｅｓ  ｉｎｄｕｃｔｏｒ)の整合ネットワークが使用された。図１０Ｄは、図１０Ｂの第１０−２のアンテナ構造物１００２に対する散乱パラメーターを示し、ここで、連結素子１００８と接地面の上端１０１０との間のギャップは１９ｍｍである。前記アンテナ構造物１００２は約１.５０ＧＨｚで高い隔離度を有した動作帯域を示す。
【００３４】
図１１は、本発明の一つ以上の実施例による第１１のマルチモードアンテナ構造物１１００を概略的に示す。前記第１１のアンテナ構造物１１００は、第１１−１及び１１−２のアンテナ素子１１０６、１１０８を各々電気的に連結する二つ以上の第１１−１及び１１−２の連結素子１１０２、１１０４を含む(説明の便宜のために、二つの連結素子だけが図１１に示されている。三つ以上の連結素子を使うこともできることを理解しなければならない)。前記第１１−１及び１１−２の連結素子１１０２、１１０４は、前記第１１−１及び１１−２のアンテナ素子１１０６、１１０８に沿って離隔配置されている。前記第１１−１及び１１−２の連結素子１１０２、１１０４は、各々第３及び第４のスイッチ１１１２、１１１０を含む。前記スイッチを制御することにより最高隔離度を有する周波数を選択することができる。例えば、所定の周波数ｆ１は第３のスイッチ１１１０を閉鎖して第４のスイッチ１１１２を開放することにより選択することができ、他の周波数ｆ２は第３のスイッチ１１１０を開放して第４のスイッチ１１１２を閉鎖することにより選択できる。
【００３５】
図１２は、本発明の一つ以上の実施例による第１２のマルチモードアンテナ構造物１２００を示す。前記第１２のアンテナ構造物１２００は、第１のフィルター１２０４が動作可能に連結された第１２の連結素子１２０２を含む。前記第１のフィルター１２０４は、第１２−１及び第１２−２のアンテナ素子１２０６、１２０８の間の連結素子の連結が高い隔離度を有する共振周波数のように希望する周波数範囲内でだけ動作が可能にするために低域通過または帯域通過フィルターの中で選択することができる。この時、高周波数で前記アンテナ構造物１２００は前記連結素子が開放されたことと同一なので、電気的に連結されなくて二つの分離された別個のアンテナで動作する。
【００３６】
図１３は、本発明の一つ以上の実施例による第１３のマルチモードアンテナ構造物１３００を示す。前記第１３のアンテナ構造物１３００は二つ以上の連結素子１３０２、１３０４を含み、これら第１３−１及び第１３−２の連結素子１３０２、１３０４は各々第２及び第３のフィルター１３０６、１３０８を含む(説明の便宜のために、二つの連結素子だけを図１３に示しているが、三つ以上の連結素子を使うこともできることを理解しなければならない)。一つの実施例として、ポートに近接した第１３−２の連結素子１３０４の第３のフィルター１３０８は低域通過フィルターを使用し、第１３−１の連結素子１３０２の第２のフィルター１３０６は高域通過フィルターを使用して、高い隔離度を有する周波数帯域が２個である二重帯域構造物が挙げられる。
【００３７】
図１４は、本発明の一つ以上の実施例による第１４のマルチモードアンテナ構造物１４００を示す。第１４のアンテナ構造物１４００は、同調可能(ｔｕｎａｂｌｅ)素子１４０６が動作可能に連結された一つ以上の第１４の連結素子(1402)を含み、また第１４−１及び第１４−２のアンテナ素子１４０８、１４１０を含む。前記同調可能素子１４０６は電気的連結の遅延時間または位相を変化させるか、電気的連結の反応インピーダンスを変化させることができる。散乱パラメーターＳ２１／Ｓ１２の大きさと周波数応答は電気的遅延またはインピーダンスの変化に影響を受けるので、第１４のアンテナ構造物１４００は前記同調可能素子１４０６を使用して特定周波数で高い隔離度を有するように調整するか最適化することができる。
【００３８】
図１５は、本発明の一つ以上の実施例による第１５のマルチモードアンテナ構造物１５００を示す。第１５のアンテナ構造物１５００は、例えばＷＩＭＡＸ  ＵＳＢドングル(ｄｏｎｇｌｅ)に使用でき、一例で２３００ＭＨｚ乃至２７００ＭＨｚのＷＩＭＡＸ帯域で動作するように構成することができる。
【００３９】
前記第１５のアンテナ構造物１５００は伝導性の第１５の連結素子１５０６により連結された二つの第１５−１及び１５−２のアンテナ素子(1502, 1504)を含む。前記アンテナ素子１５０２、１５０４は希望する動作周波数範囲が得られるようにその電気的長さを増加させるスロットを含む。この例で、前記アンテナ構造物は２３５０ＭＨｚの中心周波数に最適化される。前記スロットの長さはより高い中心周波数を得るために減少することができる。また、前記第１５のアンテナ構造物１５００はＰＣＢアセンブリー１５０８上に装着され、二成分の集中素子整合(ｔｗｏ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｌｕｍｐｅｄ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍａｔｃｈ)が各々のアンテナ給電(ａｎｔｅｎｎａ  ｆｅｅｄ)地点に提供される。
前記第１５のアンテナ構造物１５００は、例えば金属スタンピングにより製造でき、０.２ｍｍ厚さの銅合金板で製造できる。また、前記第１５のアンテナ構造物１５００は、その中央の連結素子にピックアップ(ｐｉｃｋ−ｕｐ)構造１５１０を含んで自動ピックアンドプレースアセンブリー(ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｐｉｃｋ−ａｎｄ−ｐｌａｃｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ)工程に使用できる。また、前記アンテナ構造物はリフロー方式の表面実装アセンブリー(ｓｕｒｆａｃｅ−ｍｏｕｎｔ  ｒｅｆｌｏｗ  ａｓｓｅｍｂｌｙ)と互換される。
【００４０】
図１６は、本発明の一つ以上の実施例による第１６のマルチモードアンテナ構造物１６００を示す。図１５の第１５のアンテナ構造物１５００の同様に、前記アンテナ構造物１６００は、例えばＷＩＭＡＸ  ＵＳＢドングル(ｄｏｎｇｌｅ)に使用でき、一例で、２３００ＭＨｚ乃至２７００ＭＨｚのＷＩＭＡＸ帯域での動作のために構成することができる。
【００４１】
前記第１６のアンテナ構造物１６００は、各々蛇行モノポール(ｍｅａｎｄｅｒｅｄ  ｍｏｎｏｐｏｌｅ)を含む二つの第１６−１及び１６−２のアンテナ素子１６０２、１６０４を含む。蛇行の長さは中心周波数を決定する。図１６に示された例示的な設計は２３５０ＭＨｚの中心周波数に最適化されている。より高い中心周波数を獲得するために蛇行の長さは減少することができる。
【００４２】
第１６の連結素子１６０６は前記アンテナ素子１６０２、１６０４を電気的に連結する。二成分の集中素子整合(ｔｗｏ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｌｕｍｐｅｄ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍａｔｃｈ)が各々のアンテナ給電地点に提供される。
【００４３】
前記第１６のアンテナ構造物は第１のプラスチックキャリア１６０８上に装着された柔軟性印刷回路(Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＦＰＣ)として、例えば銅で製造することができる。前記アンテナ構造物１６００はＦＰＣの金属部により生成することができる。前記第１のプラスチックキャリア１６０８は機械的な支持台を提供し、ＰＣＢアセンブリー１６１０への装着を容易にする。また、前記第１６のアンテナ構造物１６００は金属板で形成することもできる。
【００４４】
図１７は、本発明の他の実施例による第１７のマルチモードアンテナ構造物１７００を示す。このアンテナ設計は、例えばＵＳＢ、Ｅｘｐｒｅｓｓ  ３４及びＥｘｐｒｅｓｓ  ５４データカードフォーマットに使用することができる。図１７に示された例示的なアンテナ構造物は、２.３から６ＧＨｚの周波数で動作するように設計される。前記アンテナ構造物は、例えば金属板で製造するかプラスチックキャリア１７０２に搭載されたＦＰＣにより製造することができる。
【００４５】
図１８Ａは、本発明の他の実施例による第１８のマルチモードアンテナ構造物１８００を示した図である。前記第１８のアンテナ構造物１８００は三つのポートを含む３モードアンテナを含む。この構造物において、三つのモノポールである第１８−１、１８−２及び１８−３のアンテナ素子１８０２、１８０４、１８０６は、隣接アンテナ素子を連結する伝導性リング(ｒｉｎｇ)を含む第１８の連結素子１８０８を使用して連結される。前記アンテナ素子１８０２、１８０４、１８０６は、空洞の単一伝導性シリンダーである共通カウントポイズまたはスリーブ(ｓｌｅｅｖｅ)１８１０により均衡をとる。前記アンテナは通信装置へのアンテナ構造物の連結のための三つの同軸ケーブル１８１２、１８１４、１８１６を含む。前記銅軸ケーブル１８１２、１８１４、１８１６は前記スリーブ１８１０の空洞の内部を通過する。前記アンテナアセンブリーはシリンダー形態で囲まれる単一の柔軟性印刷回路(ＦＰＣ)で構成でき、三つの分離されたアンテナの代替する単一アンテナアセンブリーを提供するために、円筒状プラスチックエンクロージャー内にパッケージングすることができる。一例で、前記単一アンテナアセンブリーは、２.４５ＧＨｚでポートの間に高い隔離度を維持しながら動作するように、シリンダーの直径は１０ｍｍであり、アンテナの全体長さは５６ｍｍで製作することができる。この時、前記アセンブリーは２.４ＧＨｚ乃至２.５ＧＨｚの帯域で動作するＭＩＭＯまたは８０２.１１Ｎシステムのような多重アンテナ放射システムとともに使用することができる。ポート間の隔離度の以外にも、各々のポートは、図１８Ｂに示されたように、お互い異なる利得パターンが生成できる利点がある。これは一つの特定例であるが、この構造物はどんな希望周波数でも動作可能に設計できると理解しなければならない。また、２ポートアンテナ構造物で説明した同調、帯域幅調節及び多重帯域構造物製作のための方法は、上述の内容に基礎する時、この多重ポート構造物にも適用可能なことは当たり前である。
【００４６】
一方、前記実施例は典型的なシリンダーについて示したが、３個のアンテナ素子と連結素子を使用して前記実施例と同一な効果を得るために他の配置方法を使用すること可能である。他の方法では、連結素子が三角形または他の多角形構造を形成するように直線連結部を有した配列を有することが挙げられるが、ここに限定されない。共通カウントポイズを有した三つのモノポール素子の代りに三つの分離されたダイポール素子を類似に連結することにより類似な構造を構成することも可能である。また、アンテナ素子の対称配列を通じて各ポートから同一な性能、例えば、同一な帯域役幅、隔離度、インピーダンス整合を得ることが有利であるが、アンテナ素子を応用によって非対称的または異なる間隔で配列することも可能である。
【００４７】
図１９は、本発明の一つ以上の実施例による第１９のアンテナ構造物１９００が結合きに使用された場合を示した図である。図１９に示されたように、伝送信号は第１９のアンテナ構造物１９００の二つのアンテナポートに同時に印加できる。この構成において、前記マルチモードアンテナはアンテナとしての役目と電力増幅結合器(Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｒｅ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ)の役目とを同時に実行できる。この場合、アンテナポート間の高い隔離度は信号歪曲や効率損失などのような好ましくない結果をもたらす二つの第１及び第２の増幅器１９０２、１９０４の間の相互作用を制限する。１９０６での選択的なインピーダンス整合をアンテナポートで提供することができる。
【００４８】
本発明は、特定実施例により説明したが、上述の実施例に例示に過ぎないで、本発明の範囲を限定するか制約しない。
また、上述した構造を含むがそれに限定されないで、他の各種実施例も請求の範囲内に属する。例えば、ここで説明した多様なマルチモードアンテナ構造の素子または構成要素は、同一機能を実行するより少ない構成要素を形成するために付加的な構成要素でさらに分離するか一緒に結合することができる。例えば、マルチモードアンテナ構造の部分であるアンテナ素子及び連結素子または素子は、複数のアンテナポートに動作可能に連結された多重給電点を有した単一放射構造物を形成するために結合することができる。
【００４９】
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の多様な実施例によるマルチモードアンテナ構造物は通信装置で電磁気信号を送受信するために提供される。この時、前記通信装置は前記マルチモードアンテナ構造物と両方向通信のための信号処理用回路を含む。そして前記マルチモードアンテナ構造物は前記回路に動作可能に連結された複数のアンテナポートと、前記アンテナポートの中で異なる一つに各々動作可能に連結された複数のアンテナ素子と、を含む。また、前記マルチモードアンテナ構造物は、前記アンテナ素子と電気的に連結された一つ以上の連結素子を含むことを特徴とする。前記複数のアンテナポートの中で一つのアンテナポートを通じて励起されたアンテナモードは、他のアンテナポートにより励起されたアンテナモードと希望信号周波数範囲(ｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒａｎｇｅ)で電気的に隔離されて前記複数のアンテナ素子が多様なアンテナパターンを生成するようにする。さらに、前記アンテナポートにより考案されたアンテナパターンは低い相関度で最適化された多様性を示す。
【００５１】
このように、本発明の多様な実施例によるマルチモードアンテナ構造物は、特に隣接してパッケージングされた(1/4波長距離より小さく)複数のアンテナを要する通信装置でその性能を発揮し、さらに前記通信装置は、同一周波数帯域で同時に使用される一つ以上のアンテナを採択する種類も可能である。このような通信装置の例には、セルラーハンドセット(ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｈａｎｄｓｅｔｓ)、ＰＤＡ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ)、無線ネットワーキング装置(ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ)またはＰＣ(ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ)用データカード(ｄａｔａ  ｃａｒｄ)のような携帯用通信製品がある。前記マルチモードアンテナ構造物は、ＭＩＭＯ(Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ)のようなシステム構造及び無線通信装置(例えば、無線ＲＡＮの８０２.１１ｎ、８０２.１６ｅ(ＷＩＭＡＸ)、ＨＳＤＰＡ、１ｘＥＶＤＯのような3Gデータ通信)などの標準プロトコルに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】二つの並列ダイポールを有したアンテナ構造物を示した図である。
【図１Ｂ】図１Ａのアンテナ構造物で一つのダイポールの励起による電流フローを示した図である。
【図１Ｃ】図１Ａのアンテナ構造物に対応するモデルを示した図である。
【図１Ｄ】図１Ｃのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図１Ｅ】図１Ｃのアンテナ構造物の電流比を示したグラフである。
【図１Ｆ】図１Ｃのアンテナ構造物の利得パターンを示したフラグである。
【図１Ｇ】図１Ｃのアンテナ構造物の包絡線相関度を示したグラフである。
【図２Ａ】本発明の一実施例による連結素子により連結されたた二つの並列ダイポールを有したアンテナ構造物を示した図である。
【図２Ｂ】図２Ａのアンテナ構造物に対応するモデルを示した図である。
【図２Ｃ】図２Ｂのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示した図である。
【図２Ｄ】図２Ｂのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図２Ｅ】図２Ｂのアンテナ構造物の電流比を示したグラフである。
【図２Ｆ】図２Ｂのアンテナ構造物の利得パターンを示したフラグである。
【図２Ｇ】図２Ｂのアンテナ構造物の包絡線相関度を示したグラフである。
【図３Ａ】本発明の一つ以上の実施例による蛇行(ｍｅａｎｄｅｒｅｄ)連結素子により連結された二つの並列ダイポールを有したアンテナ構造物を示した図である。
【図３Ｂ】図３Ａのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図３Ｃ】図３Ａのアンテナ構造物の電流比を示したグラフである。
【図３Ｄ】図３Ａのアンテナ構造物の利得パターンを示したグラフである。
【図３Ｅ】図３Ａのアンテナ構造物の包絡線相関度を示したグラフである。
【図４】本発明の一つ以上の実施例による接地あるいはカウンタポイズ(ｃｏｕｎｔｅｒｐｏｉｓｅ)を有したアンテナ構造物を示した図である。
【図５】本発明の一つ以上の実施例による平衡(ｂａｌａｎｃｅｄ)アンテナ構造物を示した図である。
【図６Ａ】本発明の一つ以上の実施例によるアンテナ構造物を示した図である。
【図６Ｂ】特定ダイポールの幅値を有する図６Ａのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図６Ｃ】図６Ｂと他の特定ダイポールの幅値を有する図６Ａのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図７】本発明の一つ以上の実施例による印刷回路基板上に製造されたアンテナ構造物を示した図である。
【図８Ａ】本発明の一つ以上の実施例による二重共振アンテナ構造物を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ａのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図９】本発明の一つ以上の実施例による同調可能アンテナ構造物を示した図である。
【図１０Ａ】本発明の実施例によるアンテナ素子の長さに対して相違である位置に配置された連結素子を含むアンテナ構造物を示した図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施例によるアンテナ素子の長さに対して相違である位置に配置された連結素子を含むアンテナ構造物を示した図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図１０Ｄ】図１０Ｂのアンテナ構造物の散乱パラメーターを示したグラフである。
【図１１】本発明の一つ以上の実施例によるスイッチを有した連結素子を含むアンテナ構造物を示した図である。
【図１２】本発明の一つ以上の実施例によるフィルターが連結された連結素子を含むアンテナ構造物を示した図である。
【図１３】本発明の一つ以上の実施例によるフィルターが連結された二つの連結素子を含むアンテナ構造物を示した図である。
【図１４】本発明の一つ以上の実施例による同調可能連結素子を含むアンテナ構造物を示した図である。
【図１５】本発明の一つ以上の実施例によるPCBアセンブリー上に装着されたアンテナ構造物を示した図である。
【図１６】本発明の一つ以上の実施例によるPCBアセンブリー上に装着された他のアンテナ構造物を示した図である。
【図１７】本発明の一つ以上の実施例によるPCBアセンブリー上に装着できる交互アンテナ構造物を示した図である。
【図１８Ａ】本発明の一つ以上の実施例による３モードアンテナ構造物を示した図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａのアンテナ構造物の利得パターンを示したグラフである。
【図１９】本発明の一つ以上の実施例によるアンテナ構造物のアンテナ及び電力増幅器結合アプリケーションを示した図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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