(57)【要約】  本発明はＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナが開示する。本発明のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナの放射体は、端部の一部が折り曲げられた第１パッチと、第１パッチと電気的に接続される四角螺旋状の第２パッチを有する。第１パッチの長手方向と平行に第２パッチの長手方向部分が多層構造で置かれるように構成され、折り曲げられた逆Ｌ形構造のアンテナ方式で、ＶＨＦ及びＵＨＦ広帯域がカバーできる。
2009529286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地面に平行な放射体と、
前記放射体と接続される給電線路と、を有し、
前記放射体は、
前記給電線路と接続され、所定部分が折り曲げられた第１パッチと、
前記第１パッチと多層構造をなして接続され、螺旋形に形成された第２パッチと、を有するＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項２】
前記第１パッチはＵＨＦ帯域をカバーするための電気的長さを有し、前記第２パッチは前記第１パッチと接続されてＶＨＦ帯域をカバーするための電気的長さを有する請求項１に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項３】
前記第１パッチの一定部分の給電端子から前記第１パッチの一方向の末端に開放スタブが提供され、前記開放スタブの長さを調整してＵＨＦの広帯域をカバーする請求項１に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項４】
前記第２パッチの一定位置から一方向の末端に開放スタブが提供され、前記開放スタブの長さを調整してＵＨＦの広帯域をカバーする請求項１に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項５】
前記第２パッチは所定位置で分割され、前記分割された第２パッチの間にＶＨＦ広帯域をカバーするようにＬＣ共振回路が接続される請求項１に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項６】
前記第２パッチの内側に前記ＬＣ共振回路による周波数特性の補正のための折り曲げられた導体が形成される請求項５に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項７】
前記第１パッチの少なくとも一部が前記第２パッチの少なくとも一部と重なって電磁気的に結合されるように配置される請求項１に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項８】
前記ＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末に内蔵型に設置される請求項１に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項９】
前記ＶＨＦ信号は、Ｔ−ＤＭＢサービスの使用周波数の帯域信号である請求項１に記載のＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアンテナを有する無線端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポータブル通信端末のアンテナに係り、特に、ＶＨＦ帯域及びＵＨＦ帯域の信号を受信する二重帯域アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）とは、既存のアナログテレビ放送（ＮＴＳＣ）やデジタルテレビ放送（ＡＴＳＣ）では提供できない移動中のビデオ、オーディオ及びデータサービスを受信できる移動マルチメディア放送をいう。地上波ＤＭＢは、普遍的な無料サービスを指向し、ＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チャンネルを介した放送が計画されている。
【０００３】
地上波ＤＭＢは、通常の放送のように放送局から放射される電波を受信する方式である。従って、このような地上波ＤＭＢは全国で同じ周波数で同時放送が可能な衛星ＤＭＢとは異なり、現在のテレビ放送のように地域によって異なる周波数で放送される。韓国において地上波ＤＭＢは、現在空いている空中波ＶＨＦ帯域の８番〜１２番チャンネルを介して伝送されるが、全国同一の周波数網による放送が不可能であるので、地域別特性を生かした圏域別放送に発展する可能性が高い。また、地上波ＤＭＢは当初、主に車両端末の概念から始まったが、韓国の端末メーカーが携帯電話に実現できる商用チップの開発に成功したことで、衛星ＤＭＢと同様に、携帯電話端末を中心に運営される予定である。そもそも移動受信が不可能な米国式デジタルテレビ放送を補完する目的で作られた地上波ＤＭＢは、欧州の標準案であるデジタルラジオ放送（ＤＡＢ）にビデオ技術を適用して開発された方式である。このような新たな方式は、現在ＤＡＢの本場である欧州で技術標準として採択される可能性が高く、国際的に注目が集まっている。しかしながら、このような地上波ＤＭＢ放送を視聴するためにはアンテナが問題となっている。２００ＭＨｚ帯域のＶＨＦ周波数を用いるため、既存の技術を適用した地上波ＤＭＢアンテナの長さは３０ｃｍにいたる。前記地上波ＤＭＢアンテナは、チップアンテナが利用されることもできるが、外部アンテナに比べて性能が低下するという致命的な短所がある。
【０００４】
地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ帯域と共に現在注目されている技術としては、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯域を介してサービスされるＤＴＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、４７０ＭＨｚ〜８１０ＭＨｚ）が挙げられる。このようなＤＴＶは、ＵＨＦ帯域ＣＨ１４〜ＣＨ６９で放送され、前記地上波ＤＭＢと共に、欧州、日本、中国及び米国などにおいても今後発展が期待される技術とされている。
【０００５】
従来は、このようなＶＨＦ帯域の地上波ＤＭＢ又はＵＨＦ帯域のＤＴＶによる放送信号を受信するために、ヘリカル、又はダイポール状のアンテナが用いられたが、近年は受信端末の小型化による大きさの制限のため、新たなタイプのアンテナの必要性が浮上しており、国内外の動向にあわせてＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナの必要性が浮上している。
【０００６】
また、地上波ＤＭＢ及びＤ−ＴＶの使用周波数の帯域はその帯域幅がそれぞれ１５％と５０％に達するところ、二重帯域特性を有しながらも、このような広帯域をカバーできるアンテナの開発が必須となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ＶＨＦ帯域及びＵＨＦ帯域で効率的な信号感度を提供しながら、それと同時に小型化した二重帯域及び広帯域のアンテナ及び無線端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の実施例によれば、接地面に平行な放射体と、前記放射体と接続される給電線路とを有し、前記放射体は、前記給電線路と接続され、所定部分が折り曲げられた第１パッチと、前記第１パッチと多層構造をなして接続され、螺旋形に形成された第２パッチとを有するＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末用二重帯域アンテナが提供される。
【０００９】
好ましくは、前記第１パッチはＵＨＦ帯域をカバーするための電気的長さを有し、前記第２パッチは前記第１パッチと接続されてＶＨＦ帯域をカバーするための電気的長さを有する。
【００１０】
また、前記第１パッチの一定部分の給電端子から前記第１パッチの一方向の末端に開放スタブが提供され、前記開放スタブの長さを調整してＵＨＦの広帯域をカバーすることが好ましい。
【００１１】
前記第２パッチの一定位置から一方向の末端に開放スタブが提供され、前記開放スタブの長さを調整してＵＨＦの広帯域をカバーすることも好ましい。
【００１２】
一方、前記第２パッチは所定位置で分割され、前記分割された第２パッチの間にＶＨＦ広帯域をカバーするようにＬＣ共振回路が接続されることが好ましい。
【００１３】
また、前記第２パッチの内側に前記ＬＣ共振回路による周波数特性の補正のための折り曲げられた導体が形成されることがさらに好ましい。
【００１４】
好ましくは、前記第１パッチの少なくとも一部が前記第２パッチの少なくとも一部と重なって電磁気的に結合されるように配置される。
【００１５】
前記ＶＨＦ及びＵＨＦ信号受信端末に内蔵型に設置されることが好ましい。
【００１６】
また、前記ＶＨＦ信号は、Ｔ−ＤＭＢ（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）サービスの使用周波数の帯域信号であることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明の他の実施例によれば、前記アンテナを有する無線端末装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地上波ＤＭＢ帯域及びＵＨＦ帯域で効率的な信号感度を提供しながら、それと同時に小型化した二重帯域アンテナ及び無線端末装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付する図面を参照しつつ、本発明に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナについて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナを説明する図である。
【００２１】
図１を参照すれば、本発明の一実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００は、図面において下側に位置する第１パッチ１１０及び上側に位置する第２パッチ１２０を含む多層構造を有する。本実施形態において、放射体に該当する前記第１パッチ１１０及び前記第２パッチ１２０は、折り曲げられた逆Ｌ形アンテナ（ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｌ ｆｏｌｄｅｄ ａｎｔｅｎｎａ）を提供し、地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ帯域及びＵＨＦ帯域を同時にカバーできる。即ち、短手方向部分のその端部の一部が折り曲げられた第１パッチ１１０のなす導線経路に沿ってＵＨＦ帯域をカバーし、第１パッチ１１０を経由して第２パッチ１２０に至る電気的に連結された長い経路を介してＶＨＦ帯域である地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ帯域をカバーできる。
【００２２】
このために、前記第２パッチ１２０は、前記第１パッチ１１０と一定位置、例えば、左側の点線表示部分のうち下段で電気的に接続され、四角螺旋状に構成される。また、第２パッチ１２０の長手方向部分は、前記第１パッチ１１０の長手方向と実質的に平行に置かれる。
【００２３】
特に、本実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００は、全体として折り曲げられた逆Ｌ形構造のアンテナを提供し、このとき、前記第１パッチ１１０はＵＨＦ帯域に対して１／４波長の長さに近い長さ、前記第１パッチ１１０及び前記第２パッチ１２０で構成された長い電気的経路はＶＨＦ帯域に対して１／４波長の長さに近い長さで実現される。
【００２４】
図１に示すように、前記ＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００は、前記第１パッチ１１０と前記第２パッチ１２０による電気的経路の他に、両パッチの間の近接した空間に実現される磁気的経路を有する。パッチ１１０、１２０間のカップリングのために、第１パッチ１１０と第２パッチ１２０は少なくとも一部で重なる。また、前記第１パッチ１１０と前記第２パッチ１２０による導線間のカップリング効果と磁気的経路を付加するために、前記第２パッチ１２０は長手方向部分の一定位置１２１で導線が分かれる形態を有する。
【００２５】
結果として、本実施形態に係る前記ＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００は、折り曲げられた逆Ｌ形アンテナ構造に実現され、地上波ＤＭＢ周波数に対して約０.０６波長の長さに小さく実現されることができる。また、小さなアンテナ構造により二重帯域をカバーするために、第１パッチ１１０及び第２パッチ１２０は上層と下層の多層構造を有する。
【００２６】
これと共に、本実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００は、第１パッチ１１０及び第２パッチ１２０の両端に開放スタブが形成されるようにしてＵＨＦ帯域の広帯域特性が調節され得る。即ち、前記第１パッチ１１０の長手方向の一定部分に連結されるマイクロストリップ給電線路１３０から前記第１パッチ１１０の右側の末端までの長さＬ１を有する第１開放スタブが存在する。また、前記第２パッチ１２０の長手方向部分の一定位置１２１から前記第２パッチ１２０の左側の末端までの長さＬ２を有する第２開放スタブが存在する。
【００２７】
本実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００は、後述するように、前記第１開放スタブの長さＬ１又は前記第２開放スタブの長さＬ２を調整して前記ＵＨＦの広帯域をカバーできる。それだけでなく、ＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００は、前記第２パッチ１２０の所定位置に連結されたＬＣ共振回路（図示せず）を介してＤＭＢなどのＶＨＦ帯域の広帯域特性の調整（ｔｕｎｉｎｇ）が可能である。即ち、インダクタとキャパシタとからなる前記ＬＣ共振回路がＶＨＦ帯域の信号受信性能を高めるために追加されることができる。前記ＬＣ共振回路については、図５の説明で詳細に記述する。
【００２８】
図２は、本実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００の周波数の変化に伴う反射損失をシミュレーションした結果を示す図である。
【００２９】
図２を参照すれば、図面符号２０１のように、地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ帯域の反射損失が測定され、図面符号２０２のように、ＵＨＦ帯域（４７０ＭＨｚ〜７４０ＭＨｚ）の反射損失が測定される。即ち、図面符号２０２は、反射損失−１０ｄＢ以下の値が前記ＵＨＦ帯域の大部分で観察され、これに対し、図面符号２０１は、−１０ｄＢ以下の値がＶＨＦ帯域内の地上波ＤＭＢ帯域（１８０ＭＨｚ〜２１０ＭＨｚ）のうち、狭幅でのみ観察されることが分かる。このような結果は、ＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００の大きさと接地プレート１４０の大きさによる変数により発生し得る。地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ帯域におけるこのような狭い帯域幅特性は、後述するように、広帯域化のための前記ＬＣ共振回路で解決されることができる。前記接地プレート１４０は、図１に示すように、前記第１パッチ１１０と前記第２パッチ１２０が位置する面に平行に置かれることができるが、接地面の大きさは、アンテナの指向性、利得要求条件などに応じて変更され得る。
【００３０】
図３は、本実施形態において、開放されたスタブの長さＬ１の変化に伴う共振周波数の変化をシミュレーションした結果を示す図であり、図４は、開放されたスタブの長さＬ２の変化に伴う共振周波数の変化をシミュレーションした結果を示す図である。
【００３１】
開放されたスタブの長さＬ１、Ｌ２のそれぞれは周波数帯域幅、特に、ＵＨＦ帯域幅を調整する重要な変数であり、図３及び図４により立証される。
【００３２】
図３には、開放されたスタブの長さＬ１の変化に伴う共振周波数の変化が示される。即ち、図３は、開放されたスタブの長さＬ１が増加するにつれて、地上波ＤＭＢの共振周波数の変化は極僅かであるが、ＵＨＦ帯域の共振周波数は高周波領域に顕著に遷移すると同時に、広帯域特性を表すことを示す。これと共に、図４でも開放されたスタブの長さＬ２が増加するにつれて、地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ帯域の共振周波数の変化は極僅かであるのに対し、ＵＨＦ帯域の共振周波数の変化は顕著であり、帯域幅も拡張することが分かる。
【００３３】
結論として、シミュレーション結果である図３及び図４により、２本の開放されたスタブの長さＬ１、Ｌ２はＵＨＦ帯域幅を満足させるための重要な変数であり、スタブの長さＬ１、Ｌ２を調整してＶＨＦ帯域の特性には影響を及ぼさずに、ＵＨＦ帯域の帯域幅を拡張できることが分かる。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態によって実際に製作されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナの写真を示す図である。
【００３５】
３次元構造物の解析及び設計用ソフトウェアであるＨＦＳＳを用いて本発明に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナ１００に対して動作周波数に合う最適の変数が決定されることができ、これにより、それぞれの長さと幅が決定されることができる。
【００３６】
図５から分かるように、本発明の実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナは、接地プレートとしての厚さ１.６ｍｍのＦＲ４基板５６０及び幅３ｍｍのマイクロストリップ給電線路５５０を有する。ここで、前記ＦＲ４基板５６０は、第１パッチ５１０及び第２パッチ５２０と平行であり、４.４の誘電率を有する。
【００３７】
本実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナは、中心周波数２００ＭＨｚ近くの地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ帯域と、中心周波数６００ＭＨｚ近くのＵＨＦ帯域の信号をカバーできる。このような二重帯域で用いられるアンテナを実現するために、本実現形態のアンテナは、第１パッチ５１０及び第２パッチ５２０を有する多層構造に実現され、第１パッチ５１０は端部が折り曲げられたＬ字状であり、第２パッチ５２０は四角形の螺旋状に実現され、前記第１パッチ１１０及び前記第２パッチ１２０は一定部分、例えば、５３０の下段部で互いに電気的に接続される。
【００３８】
図５において、実際に製作された基板５６０の大きさは長手方向、短手方向がそれぞれ２００ｍｍ、１００ｍｍであり、第１パッチ５１０及び第２パッチ５２０部分は長手方向、短手方向がそれぞれ１５０ｍｍ、５０ｍｍであり、１０ｍｍの高さに製作された。これにより、図１で説明したように、ＵＨＦ帯域の広帯域特性は開放されたスタブの長さＬ１、Ｌ２により調整され、ＤＭＢなどＶＨＦ広帯域特性の調整のために第２パッチ５２０の上部中央の断絶部分に位置するＬＣ共振回路５４０が用いられた。前記ＬＣ共振回路５４０は、前記断絶部分で前記第２パッチ５２０が二分される部分の間にインダクタ及びキャパシタが少なくとも１つずつ並列に連結される。このとき、ＤＭＢなどＶＨＦ信号の広帯域受信性能を向上させるために、前記ＬＣ共振回路５４０のインダクタンス値とキャパシタンス値は適切な値を有するように設計されることができる。このようなＬＣ共振回路５４０の使用により、ＶＨＦ広帯域特性が改善されることができ、このときに現れる特性の補正のために、第２パッチ５２０の内側末端の近くに折り曲げられたパッチ５２２を設置した。即ち、折り曲げられたパッチ５２２によりＬＣ共振回路５４０の追加による特性の変化を補償できる。
【００３９】
また、前述したように、前記第１パッチ５１０と前記第２パッチ５２０による導線間のカップリング効果と磁気的経路を付加するために、前記第２パッチ５２０は長手方向部分の一定位置５２１で導線が分かれる形態を有する。
【００４０】
地上波ＤＭＢなどのＶＨＦ信号は、波長が相対的に大きいため、シミュレーション上でアンテナの大きさ及び接地プレートの大きさに応じて大きな周波数の変化なしに狭帯域特性を示す。これにより、本実施形態のアンテナでは前記ＬＣ共振回路５４０を用いた広帯域化方法を適用して地上波ＤＭＢ帯域幅をカバーした。
【００４１】
図６は、実際に製作されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナにより測定された反射損失を示す図である。
【００４２】
図６から分かるように、図５の実際に設計されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナは、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）＜２を基準に、地上波ＤＭＢなどＶＨＦでは約３０ＭＨｚ帯域幅をカバーし、ＵＨＦ帯域では約３００ＭＨｚ以上の広い帯域幅をカバーすることを確認した。
【００４３】
図７は、前記実際に製作されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナの地上波ＶＨＦ帯域信号に対する利得特性を示し、図８は、測定されたＵＨＦ帯域信号の利得特性を示す。測定されたＶＨＦ帯域信号の利得及びＵＨＦ帯域信号の利得特性は、ＤＭＢ帯域幅（１８０ＭＨｚ〜２１０ＭＨｚ）及びＵＨＦ帯域幅（４７０ＭＨｚ〜７４０ＭＨｚ）でそれぞれいずれも−１０ｄＢiを上回る利得特性を示し、特に、ＵＨＦ帯域における最大利得は６ｄＢiを上回る高い利得特性を示した。
【００４４】
本発明の一実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナは、その小型化により、前記ＤＭＢ及びＵＨＦ受信端末の内蔵型アンテナとして設置されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、システムの構成によって外部型にも設置されることができる。
【００４５】
以上のように、本発明はたとえ限定された実施形態と図面により説明されていても、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する分野において通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
【００４６】
従って、本発明の範囲は説明された実施形態に限られて定められてはならず、前述した特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどにより定まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナを説明する図である。
【図２】図１の実施形態に係るＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナにおいて、周波数の変化に伴う反射損失をシミュレーションした結果を示す図である。
【図３】図１の実施形態において、開放されたスタブの長さＬ１の変化に伴う共振周波数の変化をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】図１の実施形態において、開放されたスタブの長さＬ２の変化に伴う共振周波数の変化をシミュレーションした結果を示す図である。
【図５】本発明の実施形態によって実際に製作されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナの写真を示す図である。
【図６】実際に製作されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナに対して測定された反射損失を示す図である。
【図７】実際に製作されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナに対して測定されたＶＨＦ帯域の利得特性を示す図である。
【図８】実際に製作されたＶＨＦ及びＵＨＦ受信端末用二重帯域アンテナに対して測定されたＵＨＦ帯域の利得特性を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2009529286.tif 000011
2009529286.tif 000012