(57)【要約】  本開示は、概して、携帯電話又はウェアラブル装置などの無線通信が可能な任意の装置に関する。前記装置は１つ以上のアンテナを有する。前記アンテナは、主無線システムへの１つの給電接続を有する単一のアンテナからすべての市販の無線通信バンドをカバーするために複数の共振を有する構造を有する。周波数バンドの下部に２つの非常に効率的な狭い間隔の複数の共振があるときはアンテナを使用できない。これらの複数の共振のうちの１つは、他の共振が固定される間に放射器に取り付けられた可変リアクタンスを使用することによってリアルタイムで調整することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地板（１００２）と、
アンテナ構造（１００４）と、
可変リアクタンス装置（１０２４）とを備える装置（１０００）であって、
前記アンテナ構造（１００４）は、
金属フレーム（１０３０）と、
給電点（１０１６）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第１の脚部（１００６）と、
接地板（１００２）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第２の脚部（１００８）と、
接地板（１００２）に結合された第３の脚部（１０１０）と、
第２の脚部（１００８）と第３の脚部（１０１０）とに結合されるアーム（１０１２）とを含み、
前記可変リアクタンス装置（１０２４）は、接地板（１００２）及びアーム（１０１２）に結合される装置（１０００）。
【請求項２】
前記可変リアクタンス装置（１０２４）はデジタル可変キャパシタ（４００）を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記デジタル可変キャパシタ（４００）は複数のＭＥＭＳ素子（５００）を含む請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置（１０００）は携帯電話である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記金属フレーム（１０３０）は固定共振周波数を有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アーム（１０１２）は可変共振周波数を有する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記可変リアクタンス装置（１０２４）は０．５ｐＦの静電容量を有する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記可変リアクタンス装置（１０２４）は０．５Ω未満の等価直列抵抗を有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記可変リアクタンス装置（１０２４）は８５ｄＢｍ未満の線形性を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記可変リアクタンス装置（１０２４）は４０ＶＲＭＳ未満の電圧動作を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記可変リアクタンス装置（１０２４）は５：１以上の静電容量範囲を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
接地板（１００２）と、
アンテナ構造（１０２４）と、
可変リアクタンス装置（１０２４）とを備える装置（１０００）を使用する方法であって、
前記アンテナ構造（１０２４）は、
金属フレーム（１０３０）と、
給電点（１０１６）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第１の脚部（１００６）と、
接地板（１００２）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第２の脚部（１００８）と、
接地板（１００２）に結合された第３の脚部（１０１０）と、
第２の脚部（１００８）と第３の脚部（１０１０）とに結合されるアーム（１０１２）とを含み、
前記可変リアクタンス装置（１０２４）は、接地板（１００２）及びアーム（１０１２）に結合され、
前記方法は、
同一のバンド内にある２つの狭いチャンネルのアンテナ構造（１００４）を調整することを含む方法。
【請求項１３】
バンドは６９８から９６０ＭＨｚの周波数範囲で動作する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
バンドは１７１０から２１７０ＭＨｚの周波数範囲で動作する請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
バンドは２３００〜２７００ＭＨｚの周波数範囲で動作する請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連アプリケーションへの相互参照．
本出願は、２０１６年１０月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／４１０，９３３号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【０００２】
本開示の実施形態は、一般に、対応する無線ネットワークとの装置の無線通信をサポートするための１つ又は複数のアンテナを有する、携帯電話、ウェアラブル装置などの、無線モデムを有する任意の装置に関し、前記装置は、簡単に「装置」と呼ばれる。
【背景技術】
【０００３】
モバイルデータ機器に使用されるアンテナは広範囲の周波数をカバーしなければならない。アンテナ効率は、アンテナサイズと瞬時動作バンド幅の関数である。運用バンド幅が広くなると、アンテナ効率は低下する。アンテナサイズが小さくなると、アンテナ効率は低下する。現代の移動通信システムにおける典型的な動作周波数は３つの周波数範囲に分けられる。これらの周波数範囲は、米国のＦＣＣなどの地方自治体及び地方のネットワークサービスプロバイダによって決定される。
ローバンド（６９８ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）；
ミッドバンド（１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ）；
ハイバンド（２３００ＭＨｚ〜２７００ＭＨｚ）。
ローエンドにおいて６００ＭＨｚで、ハイエンドで最大５６００ＭＨｚの追加の周波数拡張もモバイル通信で検討されている。周波数範囲の拡大は問題を悪化させる。
【０００４】
移動体通信装置に使用される平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）、単極アンテナ、又はループアンテナのような典型的なアンテナ構造は、約１０％の動作バンド幅を有する。つまり、約１０％の周波数バンド幅を使用可能な効率でカバーしている。例えば、８５０ＭＨｚの中心周波数で動作するアンテナは、約８５ＭＨｚの使用可能な動作バンド幅を有するであろう。以下の表１に示すように、関心のあるバンドのいずれかを完全にカバーするのに必要なバンド幅は１０％のバンド幅を超える。
【０００５】
【表１】
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【０００６】
バンド幅に加えて、アンテナのサイズも使用効率を左右する。高効率共振のためには、アンテナ構造は、関心のある周波数において、半波長の電流及び電圧分布をサポートできなければならない。より高い周波数では、この装置は半波電流モードをサポートするのに十分なサイズを備えている。より低い周波数では、波長が長い場合、装置は半波電流モードをサポートするのに十分な大きさではない。その影響は低い効率である。要約すると、低周波数では、アンテナ性能は２つの要因によって低下する。
（１）１０％以上のバンド幅をカバーする必要性、および
（２）アンテナは波長に関して小さくなっていること。
【０００７】
キャリアアグリゲーションはＬＴＥ  Ａｄｖａｎｃｅｄの重要な機能である。キャリアアグリゲーションにより、ネットワーク事業者は、異なる周波数帯のチャネルを組み合わせて、特定の瞬間に単一のユーザに与えられる利用可能なバンド幅を増やすことができる。キャリアアグリゲーションに使用できる多数の可能な周波数帯の組み合わせがある。組み合わせの多くは、スペクトル内の異なる場所からの周波数を含む。例えば、ローバンドチャンネルをミッドバンド又はハイバンドチャンネルと組み合わせることを含む。いくつかの組み合わせは、２つの異なるバンドからのチャネルを組み合わせるが、単一のアンテナ共振が両方の対象バンドをカバーすることができるようなものである。例としては、２つの狭い間隔のミッドバンドチャンネルがある。これらの組み合わせは、アンテナ性能の観点からは難しくありません。しかしながら、隣接するローバンドからの２つのチャネルを組み合わせるバンドの組み合わせは、アンテナ性能の観点から非常に困難である。主な理由は、ローバンド共振器は通常、装置全体に比べて非常に大きいことである。１つの放射器を２つのローバンド放射器よりもはるかに少なく機能させるのは困難である。このために、ローバンド、すなわち、キャリアアグリゲーションにおけるローバンド周波数の組み合わせは、実用的とは考えられていない。
【０００８】
バンド幅、効率、サイズのトレードオフに対する共通の解決策は、アンテナの効率が良いように設計できる場合において、瞬時バンド幅を約１０％に制限するチューナブルアンテナを設計することである。アンテナの共振周波数は、可変リアクタンス負荷でアパーチャに負荷をかけることによって、広い周波数範囲で使用できるように変更することができる。アンテナインピーダンスは、アンテナ端子へのより大きな電力伝達を可能にするように調整することもできる。しかしながら、この方法では最適な効率が得られないため、これ以上説明しない。
【０００９】
図６は、複数共振板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）の標準的な応答を示す。図６に示すように、ローバンドは６９８ＭＨｚから９６０ＭＨｚ、ミッドバンドは１７１０ＭＨｚから２１７０ＭＨｚ、ハイバンドは２３００ＭＨｚから２７００ＭＨｚである。３つの共振を用いて設計された標準的な複数共振ＰＩＦＡは、各共振が所望のバンド幅のほんの一部をカバーするであろう。
【００１０】
図７Ａ及び図７Ｂは、アンテナのローバンド「アーム」に接続された可変キャパシタを有する典型的な複数共振ＰＩＦＡを示す。図７Ａでは、装置１００は、接地板７０２及び二重共振アンテナ構造を含む。装置１００は、金属フレームなどの導電性フレーム７０６を含み、金属フレームは外部アンテナとして機能することができる。アンテナ構造は３つの脚部７１０、７１２、７１４を含み、それらはそれぞれフレーム７０６に結合される。脚部７１０は、給電点７１６においてフレーム７０６及び接地板７０２を介して電気的に接続される。脚部７１２はアース７１８に結合される。脚部７１４は、チューナ７２０を介して接地板７０２に結合される。この構造は、ローバンド共振領域７２２、ミッドバンド共振領域７２４、及びハイバンド共振領域７２６を含む。この実施態様は、アンテナ構造の低周波数共振が、高いピーク効率を維持しながら、関心のある全周波数範囲にわたって調整されることを可能にする。図７Ｂでは、ローバンド共振領域７２８及びミッドバンド／ハイバンド共振領域７３０が識別される。図７Ｂに示すように、ローバンド共振領域７２８は、ミッドバンド／ハイバンド共振領域７３０よりはるかに大きい。チューナ７２０は、ローバンド共振領域７２８内にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図８は、図７Ａ〜図７ＢからのＰＩＦＡのローバンド共振の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示す。キャパシタンス値がＣｍｉｎ８０２からＣｍａｘ８０４に増加するにつれて、アンテナの共振周波数はより低くシフトする。図９は、容量同調アンテナの対応する効率を示す。容量がＣｍｉｎ９０２からＣｍａｘ９０４に増加するにつれて効率は低下する。
【００１２】
アンテナの自然な（無負荷の）応答は、周波数バンドの上限にある。これは、容量負荷が最小（Ｃｍｉｎ）となる場所である。容量負荷が増加するにつれて、アンテナ共振周波数は低下する。ピークアンテナ効率は、周波数の減少に従う。この同調方法の副産物は、周波数が低くなるとアンテナ効率も低下することである。効率の低下は２つの要因によるものである。
（１）周波数が減少するにつれて（波長が増加するにつれて）アンテナは波長に関して「より小さく」なっている。
（２）共振周波数を下げるために容量負荷が増大している。複合効果により、周波数範囲の上限から周波数範囲の下限まで効率が２〜３ｄＢ低下する。
【００１３】
この種のチューナブルアンテナ構造は多くの性能上の利点を有する。アンテナの瞬時バンド幅を約１０％に制限すると、アンテナ効率を維持することができる。アンテナの共振を変えることによって、効率が維持されるだけでなく、インピーダンス整合も維持される。これにより、アンテナの給電端子での電力伝送が増加する。同調（チューナ）機構は、アンテナの他の共振領域に影響を与えることなく、アンテナのただ１つの共振部分（例えば、ローバンド領域）に分離することができる。複数のチューナをアンテナ構造の異なる共振アームに適用して、各共振を独立して調整することができる。
【００１４】
主な欠点は、周波数範囲の下限における効率の低下に関して上述した。容量負荷が大きいと効率が低下する。さらに、アンテナ構造上の並列キャパシタンスは共振周波数を下げるだけである。このことは、無負荷のアンテナ構造の自然共振は、対象の周波数帯の上限になければならないことを意味する。もしアンテナの自然共振が近い場合、対象となる周波数帯の下端では、容量性負荷が共振を低く調整するだけである。
【００１５】
この設計手法は、低周波数範囲で単一の狭バンドの高効率共振をもたらす。そのため、この設計アプローチは、２つの隣接する低周波数バンドからのチャンネルが必要な場合、キャリアアグリゲーションアプリケーションでは使用できない。
【００１６】
従って、２つの隣接する低周波数バンドにおいて効率的なアンテナ構造に対する技術的な必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本開示は、一般に、携帯電話やウェアラブル装置など、１つ以上のアンテナを有する、無線通信が可能な任意の装置に関する。前記アンテナは、主無線システムへの１つの給電接続を有する単一のアンテナからすべての市販の無線通信バンドをカバーするために複数の共振を有する構造を有する。周波数バンドの下部に２つの非常に効率的な、狭い間隔の共振があるところでは、アンテナが使えない。これらの共鳴の１つは放射器に付す可変リアクタンスを使用することによってリアルタイムで調整することができ、もう一方の共振は固定されている。
【００１８】
一実施形態では、装置（１０００）は、接地板（１００２）と、アンテナ構造（１００４）と、可変リアクタンス装置（１０２４）とを備える。前記アンテナ構造（１００４）は、金属フレーム（１０３０）と、給電点（１０１６）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第１の脚部（１００６）と、接地板（１００２）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第２の脚部（１００８）と、接地板（１００２）に結合された第３の脚部（１０１０）と、第２の脚部（１００８）と第３の脚部（１０１０）とに結合されるアーム（１０１２）とを備える。可変リアクタンス装置（１０２４）は接地板（１００２）及びアーム（１０１２）に結合される。
【００１９】
装置（１０００）を使用する方法において、装置（１０００）は接地板（１００２）と、アンテナ構造（１０２４）と、可変リアクタンス装置（１０２４）とを備える。前記アンテナ構造（１０２４）は、金属フレーム（１０３０）と、給電点（１０１６）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第１の脚部（１００６）と、接地板（１００２）と金属フレーム（１０３０）とに結合される第２の脚部（１００８）と、接地板（１００２）に結合された第３の脚部（１０１０）と、第２の脚部（１００８）と第３の脚部（１０１０）とに結合されるアーム（１０１２）とを備える。可変リアクタンス装置（１０２４）は、接地板（１００２）及びアーム（１０１２）に結合される。この方法は、同じバンド内にある２つの狭い間隔のチャネル内でアンテナ構造（１００４）を調整することを含む。
【００２０】
本開示の上記の特徴が詳細に理解され得るように、上記に簡単に要約された本開示のより詳細な説明は、実施形態を参照することによってなされ得る。それらのいくつかは添付の図面に示される。しかし、注目すべきは、添付の図面は例示的な実施形態のみを示し、従ってその範囲を限定すると見なされるべきではないということは、他の同等に有効な実施形態を認めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】自由空間にある装置、この例では携帯電話の概略図である。
【図２】手が近くにある装置、この例では携帯電話の概略図であり、ここで、手がアンテナの電気的特性や動作に影響を与える可能性がある電気的環境のあらゆる種類の変化のプレースホルダーである。
【図３】ＤＶＣとアンテナを備えた装置、この例では携帯電話の概略図である。
【図４】一実施形態による、可変リアクタンスの多くの可能な例示のうちの１つとしてのＤＶＣの概略図である。
【図５Ａ】一実施形態にかかる、可変リアクタンスとして利用することができる微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置の概略断面図である。
【図５Ｂ】一実施形態にかかる、可変リアクタンスとして利用することができる微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置の概略断面図である。
【図５Ｃ】一実施形態にかかる、可変リアクタンスとして利用することができる微小電気機械（ＭＥＭＳ）装置の概略断面図である。
【図６】複数共振板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）の典型的な応答を示す。
【図７Ａ】単一のバンド内で調整可能な装置及びアンテナの概略図である。
【図７Ｂ】単一のバンド内で調整可能な装置及びアンテナの概略図である。
【図８】ローバンド周波数範囲にわたる共振周波数の変化を示すグラフである。
【図９】ローバンド周波数範囲における効率の変化を示すグラフである。
【図１０Ａ】単一のバンド内で固定され調整可能である装置及びアンテナの概略図である。
【図１０Ｂ】単一のバンド内で固定され調整可能である装置及びアンテナの概略図である。
【図１０Ｃ】単一のバンド内で固定され調整可能である装置及びアンテナの概略図である。
【図１１】ローバンド周波数範囲にわたる共振周波数の変化を示すグラフである。
【図１２】ローバンド周波数範囲にわたる効率の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
理解を容易にするために、同一の参照番号が使用される。可能であれば、図に共通の同一の要素を指定する。一実施形態の要素及び特徴は、さらに詳述することなく他の実施形態に有益に組み込まれてもよいことが考えられる。
【００２３】
本開示は、概して、１つ以上のアンテナを有する、携帯電話又はウェアラブル装置などの無線通信が可能な任意の装置に関する。前記アンテナは、主無線システムへの１つの給電接続を有する単一のアンテナからすべての市販の無線通信バンドをカバーするために複数の共振を有する構造を有する。前記アンテナは、周波数バンドの下部に２つの非常に効率的で近接した共振がある場合に使用できる。これらの共鳴の１つは放射器に付す可変リアクタンスを使用する一方、もう一方の共振は固定されていることによってリアルタイムで調整することができる。
【００２４】
ＭＥＭＳベースのキャパシタとスイッチは、装置のリアクタンスを変えるためのチューナとして使用される。これは、ＭＥＭＳベースのＲＦ装置は、固体半導体装置には見られない性能特性を有するからである。これらの属性は、非常に低いオフ容量、低い等価直列抵抗、高い直線性、及び装置の端子間の高電圧に対する耐性である。この最後の属性、すなわち、高電圧の存在下で他のすべての性能特性を維持する能力は、ＭＥＭＳベースのキャパシタとスイッチが２つの狭い間隔で配置されたローバンド共振を持つ複数共振アンテナ構造を可能にする主な理由であり、そのうちの１つが調整可能である。
【００２５】
図１は、装置１００が１つ以上のアンテナを有する、自由空間にある装置１００の概略図である。装置１００は、装置本体の外部にあり得る少なくとも１つのアンテナ１０２を有する。アンテナ１０２は外部にあることに限定されないことが理解されるべきである。むしろ、アンテナ１０２は装置本体の内側に配置されてもよい。装置１００は、他のいくつかの無線接続タイプを挙げると、
（１）電子メール、音声通話、テキストメッセージ、
（２）無線接続を介したインターネットＷｅｂページやアプリなどのデータ、
（３）２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ  ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）などに割り当てられた様々な周波数バンド、及び／又はＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＮＦＣを利用する携帯電話サービスなどに限定されないデータ
を送受信するために使用されてもよい。図１に示すように、装置１００は、人間などの他の物体が装置１００の動作を妨害する場所に配置されていない場合、空きスペースにある。しかし、人間が装置１００と相互作用すると、頭／手の効果が現れ、アンテナ１０２の電気的特性が変化する。
【００２６】
図２は、手２０２が近くにある装置１００の概略図である。手２０２は、動作中に装置１００がさらされる環境相互作用の多くの可能な形態のうちの１つを例示し、この動作はアンテナ１０２の電気的特性に影響を及ぼす可能性がある。矢印「Ａ」で示すように手２０２が装置１００に近づくにつれて、アンテナ１０２の電気的環境が変化する。具体的には、手２０２は通常、アンテナ１０２の共振周波数をシフトさせる容量性負荷を加える。しかし、電気的特性は、容量性負荷の減少やアンテナの誘導性負荷の変化など、他の方法でも変化する可能性がある。装置１００がユーザの頭（図示せず）に近づき物理的な物体上、又は動いている物体の近くに置かれていると、同様の効果が生じ、それらすべてがアンテナ１０２の電気的特性を乱す可能性がある。手２０２が矢印「Ｂ」で示すように装置１００から離れると、アンテナ１０２の電気特性はさらに変化する。具体的には、手を離すと、通常、容量性負荷が取り除かれるが、それはまたアンテナ１０２の共振周波数をシフトさせる。しかし、アンテナの無効負荷における他の変化もまた可能である。実際には、手２０２を装置１００から遠ざけると、アンテナ１０２の電気特性は元の状態に戻り、当該元の状態では、共振周波数が、その電気的特性の妨害の前に存在していた状態に戻る状態である。環境の詳細及びその変化、ならびに動作中のユーザの装置１００との頭／手の相互作用に応じて、装置１００の電気的環境の変化は、ほとんどの場合変化によって静電容量が変化するが、アンテナ１０２のインダクタンスの変化を表すことができる。図３は、ＤＶＣ３０２及びアンテナ３０４を有する装置１００、すなわちこの例では携帯電話の概略図である。
【００２７】
図４は、一実施形態による、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースのＤＶＣ４００の概略図である。ＭＥＭＳ  ＤＶＣは複数のキャビティ４０２を含み、各キャビティはＲＦ電極４０４を有し、ＲＦ電極４０４は共通のＲＦバンプ４０６に結合される。各キャビティは、１つ又は複数の引き込み電極又は引き下げ電極４０８と、１つ又は複数の接地電極４１０とを有する。スイッチング素子４１２は、ＲＦ電極４０４から遠く離れた位置及びＲＦ電極４０４に近い位置から移動して、ＭＥＭＳ  ＤＶＣ４００内の静電容量を変化させる。ＭＥＭＳ  ＤＶＣ４００は、一定の共振周波数を維持し、環境の変化や頭や手の影響の影響下にあるアンテナの電気的特性の変化を補正するため、多数のスイッチング素子４１２を有し、従って、アンテナの開口部に取り付けたり取り外したりできる可変容量範囲が広い範囲を有する。ＭＥＭＳ  ＤＶＣ４００は、本質的に、複数の個別に制御されるＭＥＭＳ素子の集まりである。
【００２８】
図５Ａ〜図５Ｃは、一実施形態に係る、ＭＥＭＳ  ＤＶＣ４００内の複数のキャビティ４０２内に複数のスイッチング素子４１２を生成することができる、単一のＭＥＭＳ素子５００の概略断面図である。ＭＥＭＳ素子５００は、ＲＦ電極５０２、プルダウン電極５０４、プルアップ電極５０６、ＲＦ電極５０２を覆う第１の誘電体層５０８、プルダウン電極５０４、プルアップ電極５０６を覆う第２の誘電体層５１０、第１の誘電体層５０８と第２の誘電体層５１０との間で移動可能であるスイッチング素子５１２を含む。スイッチング素子５１２は接地電極５１４に結合される。図５Ｂに示すように、スイッチング素子５１２がＲＦ電極５０２に最も近いとき、ＭＥＭＳ素子５００は最大静電容量位置にある。スイッチング素子５１２がＲＦ電極５０２から最も離れているとき、図５Ｃに示すように、ＭＥＭＳ素子５００は最小静電容量位置にある。従って、ＭＥＭＳ素子５００は、２つの異なる静電容量段を有する可変キャパシタを形成する。複数のそのようなＭＥＭＳ素子５００を単一のＭＥＭＳ  ＤＶＣ４００に統合することは、反応性アパーチャ調整を達成するために大きな粒度及び容量範囲を有するＤＶＣを作成することができ、これは、一定の共振周波数を維持するために必要であり、環境の変化や頭や手の影響の影響下にあるアンテナの電気的特性の変化を補正するために必要である。
【００２９】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、単一のアンテナが複数の周波数帯とプロトコルをカバーする典型的なスマートフォンの実施例を示す。前記アンテナは、単一のアンテナが複数の周波数バンドとプロトコルをカバーするために必要とされる任意のモバイルデータ装置に使用できることを理解されたい。
【００３０】
図１０Ａは、接地板１００２及びアンテナ構造１００４を有する装置１０００を示す。アンテナ構造１００４は、第１の脚部１００６、第２の脚部１００８、及び第３の脚部１０１０を含む。アンテナとして機能する金属フレーム１０３０は、第１の脚部１００６に結合される。第１の脚部１００６はまた、接地板１００２上の給電点１０１６を介して電源に結合される。第２の脚部１００８も、接地接続点１０２０を介して金属フレーム１０３０及び接地板１００２に結合される。アーム１０１２は、その第１の端部１０１８で第２の脚部１００８に結合される。アーム１０１２はまた、その端部１０２２で第３の脚部１０１０に結合される。可変リアクタンス装置１０２４は、第３の脚部１０１０と接地板１００２との間に配置される。図１０Ｂに示されるように、可変リアクタンス装置１０２４がアーム１０１２と接地板１００２との間に直接配置されることが企図される。可変リアクタンス装置１０２４は、図４に関して上述したようにＤＶＣ４００であり得る。
【００３１】
図１０Ａ及び図１０Ｂでは、アンテナ構造１００４は２つの低周波共振器を使用する。共振器の一つは固定共振周波数を有し、他方、他の共振器周波数は可変リアクタンス装置１０２４を用いて調整することができる。図１０Ｂに示すように、２つのローバンド共振領域１０２６、１０３０と１つのミッドバンド／ハイバンド共振領域１０２８がある。一つのローバンド領域１０２６は固定され、一方、他方のローバンド領域１０３０は、可変リアクタンス装置１０２４の存在により可変である。図１０Ａに示すように、ミッドバンド共振領域１０２８Ｂ及びハイバンド共振領域１０２８Ａがある。金属フレーム１０３０の主ＰＩＦＡ１０４０は、アンテナ構造の「長いフレーム」であり、これは、メインＰＩＦＡ  １０４０の基本共振周波数が９００ＭＨｚより低いことを意味し、このことは「短い」アーム１０１２の給電点１０１６及び接地接続点１０２０を動かすことによって達成することができる。
【００３２】
図１１は、デュアルローバンド共振器を備えたＰＩＦＡのローバンド周波数応答の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を示す。アイテム１１０２はアンテナ構造１００４の固有共振であり、ローバンド領域１０２６において固定周波数を有する。アイテム１１０４は、別個のより小さな共振器（すなわち、アーム１０１２）によって生成される。アーム１０１２の端部には可変リアクタンス装置１０２４が装填される。アーム１０１２は金属フレーム１０３０よりも高い共振周波数を有する。項目１１０４の基本共振は、所望の周波数範囲内の最高周波数より高い。共振器の端部で容量負荷を増やすと、共振周波数が下がる。２番目の共振は、対象となる周波数バンドにわたって調整でき、共振１は固定周波数のままである。容量が項目１１０４のＣｍｉｎから項目１１０６のＣｍａｘに増加するにつれて、より低い応答は、図８と比較してあまり動かない。チューナ容量が増加すると、上側の応答が下がる。
【００３３】
図１２は、デュアル共振ＰＩＦＡの効率を示す。アイテム１２０２は固定された共振周波数（金属フレーム１０３０に対応する）を示しており、周波数範囲の下端における効率に寄与している。項目１２０４（アーム１０１２に対応）は共振周波数が（可変リアクタンス装置１０２４を介して）調整可能であり、残りの低周波数範囲にわたる効率に寄与する。
【００３４】
本明細書で論じられるチューナブルアンテナ設計は、標準的な単一共振ＰＩＦＡのように周波数範囲の下端で効率ロールオフを示さない。図１２は、バンドの下端での効率（つまりＣｍａｘ）は、従来のチューナブルＰＩＦＡ（つまり図９）よりはるかに高く、Ｃｍｉｎでの効率に非常に近くなることを示す。複数の装置は、アンテナ構造が構造の固有共振周波数を持ち、それが周波数範囲の下限にあるとき、簡単に調整できる。本明細書で論じられるアンテナ構造は、ローバンド、すなわちローバンドキャリアアグリゲーション用途にも使用することができ、ここで、低周波数範囲の異なる部分にある２つのチャンネルを組み合わせる必要がある。
【００３５】
本明細書で論じられるマルチバンドアンテナ構造が機能するためには、反応性同調装置１０２４（すなわち、ＤＶＣ４００）は並外れた性能を有しなければならない。以下の表２は、二重共鳴ＰＩＦＡを可能にする重要な性能パラメータを示す。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
可変リアクタンス装置１０２４は、アーム１０１２の端部１０２２又はその近くに配置される。これは、電圧が最大値に達しているところの共振器の領域である。このことは、アンテナの５０オーム以外の領域なので、電圧レベルはかなり高くなる（＞４０ＶＲＭＳ）。ＭＥＭＳ  ＤＶＣは、主要な性能パラメータをすべて同時に表示し、高電圧が存在してもそれらのパラメータを維持できる唯一の装置である。
【００３８】
上記は本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他のさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得ることができ、その範囲は特許請求の範囲によって決定される。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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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１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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