(57)【要約】  アンテナシステムは、それぞれが所与の動作周波数帯域において概ね等しい放射抵抗及び帯域幅を備えた共通共振モードと差動共振モードとをサポートする。このアンテナシステムは、共振アンテナ部分と、カウンタポイズと、2つのアンテナポートとを含む。共振アンテナ部分は、2つの離間したポールと、それらの間の分散ネットワークとを含む。これらポールは、それぞれが、分散ネットワークに結合された近位端と、反対側の遠位端とを含む。これらポールの遠位端は、所与の動作周波数における電気的波長の3分の1乃至3分の2の距離で互いから離間されている。2つのアンテナポートそれぞれは一対の給電端子により画定されており、一方の給電端子はカウンタポイズに配置されており、他方の給電端子は共振アンテナ部分のポールの別のものに配置されている。共振アンテナ部分と、カウンタポイズと、ポートとは、一方のポートに印加される所与の動作周波数帯域内の信号が他方のポートから分離されるように構成されている。
2013504260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが所与の動作周波数帯域において概ね等しい放射抵抗及び帯域幅を備えた共通共振モードと差動共振モードとをサポートするアンテナシステムであって、
2つの離間したポール及びそれらの間の分散ネットワークとを含む共振アンテナ部分であって、前記ポールのそれぞれが、前記分散ネットワークに結合された近位端及び反対側の遠位端を備え、前記ポールの前記遠位端は、前記所与の動作周波数における電気的波長の3分の1乃至3分の2の距離で互いから離間された、共振アンテナ部分と、
カウンタポイズと、
それぞれが一対の給電端子により画定される2つのアンテナポートであって、一方の給電端子はカウンタポイズに配置されており、他方の給電端子は前記共振アンテナ部分の前記ポールの別のものに配置されている、2つのアンテナポートとを含み、
前記共振アンテナ部分と、前記カウンタポイズと、前記ポートとは、一方のポートに印加される前記所与の動作周波数帯域内の信号が他方のポートから分離されるように構成されている、アンテナシステム。
【請求項２】
前記2つのアンテナポート間の分離は少なくとも30dBである、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記ポールの前記遠位端は、前記所与の動作周波数における電気的波長の約2分の1の距離で互いから離間されている、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記アンテナ部分が平面である、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記アンテナシステムがフレキシブルプリント回路を含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記アンテナシステムが打ち抜き金属部材を含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記所与の周波数帯域が2.4乃至2.5 GHzである、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
第1無線通信装置は前記ポートの一方に関連付けられており、第2無線通信装置は他方のポートに関連付けられており、前記第1無線通信装置は2.4乃至2.5 GHzで動作し、前記第2無線通信装置は2.3乃至2.7 GHzで動作する、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記所与の周波数帯域が2.3乃至2.7 GHzの範囲である、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
ブルートゥース無線通信装置が前記ポートの一方に関連付けられており、802.11無線通信装置が他方のポートに関連付けられている、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項１１】
WiMAX又はLTE無線通信装置が前記ポートの一方に関連付けられており、802.11無線通信装置が他方のポートに関連付けられている、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
WiMAX無線通信装置が前記ポートの一方に関連付けられており、LTE無線通信装置が他方のポートに関連付けられている、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
2つの誘電性短絡部をさらに含み、それぞれが、前記カウンタポイズを前記共振アンテナ部分の前記ポールの別のものに接続する、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
前記誘電性短絡部は、前記動作周波数における電気的波長の8分の1以下の距離で前記カウンタポイズから延伸する、請求項1に記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
同じ周波数帯域又は隣接した周波数帯域において独立して、かつ、同時に動作する2つの無線通信装置に分離アンテナ接続をもたらすアンテナシステムであって、
2つの離間したポール及びそれらの間の分散ネットワークとを含む共振アンテナ部分であって、前記ポールのそれぞれが、前記分散ネットワークに結合された近位端及び反対側の遠位端を備え、前記ポールの前記遠位端は、所与の動作周波数における電気的波長の3分の1乃至3分の2の距離で互いから離間された、共振アンテナ部分と、
カウンタポイズと、
それぞれが前記無線通信装置の一方に関連付けられると共に、一対の給電端子により画定される2つのアンテナポートであって、一方の給電端子はカウンタポイズに配置されており、他方の給電端子は前記共振アンテナ部分の前記ポールの別のものに配置されている、2つのアンテナポートとを含み、
前記共振アンテナ部分と、前記カウンタポイズと、前記ポートとは、一方のポートに印加される前記所与の動作周波数帯域内の信号が他方のポートから分離されるように構成されている、アンテナシステム。
【請求項１６】
前記無線通信装置が、ブルートゥース無線通信装置及び802.11無線通信装置を含む、請求項15に記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
前記無線通信装置が、802.11無線通信装置及びWiMAX又はLTE無線通信装置を含む、請求項15に記載のアンテナシステム。
【請求項１８】
前記無線通信装置が、WiMAX無線通信装置及びLTE無線通信装置を含む、請求項15に記載のアンテナシステム。
【請求項１９】
前記所与の周波数帯域が2.4乃至2.5 GHzである、請求項15に記載のアンテナシステム。
【請求項２０】
一方の無線通信装置用の所与の周波数帯域は2.4乃至2.5 GHzであり、他方の無線通信装置用の動作周波数帯域は2.3乃至2.7GHzの範囲である、請求項15に記載のアンテナシステム。
【請求項２１】
前記所与の周波数帯域が2.3乃至2.7 GHzの範囲である、請求項15に記載のアンテナシステム。
【請求項２２】
前記アンテナシステムがフレキシブルプリント回路を含む、請求項15に記載のアンテナシステム。
【請求項２３】
前記アンテナシステムが打ち抜き金属部材を含む、請求項15に記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2009年9月1日付けで提出され、「高分離2ポートアンテナ」と題された米国特許仮出願第61/238,931号の優先権を主張し、その仮特許出願は参照して本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、概して、携帯型通信装置のアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯電話、携帯型情報端末、スマートフォン、ラップトップ、ノートブック、ネットブック、及びタブレット型コンピュータを含む多くの携帯型通信装置は、同じ周波数帯域又は隣接した周波数帯域において独立して、かつ、同時に動作する2つ以上の無線通信装置を含む。例えば、多くの装置は、ワイヤレスネットワーキング用にブルートゥース無線通信装置と802.11無線通信装置の両方を使用する。ブルートゥース及び802.11nは、どちらも2.4乃至2.5
GHzの同じ周波数帯域で動作し、互いに混信することがあり、かつ、一方又は両方の通信ストリームの性能を低下させることがある。性能を向上させるためには、これら2つの無線通信装置に用いられるアンテナポート間に高い分離が必要である。
【発明の概要】
【０００４】
1つ又は複数の実施形態によるアンテナシステムは、それぞれが所与の動作周波数帯域において概ね等しい放射抵抗及び帯域幅を備えた共通共振モードと差動共振モードとをサポートする。このアンテナシステムは、共振アンテナ部分と、カウンタポイズと、2つのアンテナポートとを含む。共振アンテナ部分は、2つの離間したポールと、それらの間の分散ネットワークとを含む。これらポールは、それぞれが、分散ネットワークに結合された近位端と、反対側の遠位端とを含む。これらポールの遠位端は、所与の動作周波数における電気的波長の3分の1乃至3分の2の距離で互いから離間されている。2つのアンテナポートそれぞれは一対の給電端子により画定されており、一方の給電端子はカウンタポイズに配置されており、他方の給電端子は共振アンテナ部分のポールの別のものに配置されている。共振アンテナ部分と、カウンタポイズと、ポートとは、一方のポートに印加される所与の動作周波数帯域内の信号が他方のポートから分離されるように構成されている。
【０００５】
1つ又は複数の別の実施形態によるアンテナシステムは、同じ周波数帯域又は隣接した周波数帯域において独立して、かつ、同時に動作する2つの無線通信装置に分離アンテナ接続をもたらす。このアンテナシステムは、共振アンテナ部分と、カウンタポイズと、2つのアンテナポートとを含む。共振アンテナ部分は、2つの離間したポールと、それらの間の分散ネットワークとを含む。これらポールは、それぞれが、分散ネットワークに結合された近位端と、反対側の遠位端とを含む。これらポールの遠位端は、所与の動作周波数における電気的波長の3分の1乃至3分の2の距離で互いから離間されている。2つのアンテナポートそれぞれは、上記無線通信装置の一方に関連付けられている。各ポートは一対の給電端子により画定され、一方の給電端子はカウンタポイズに配置されており、他方の給電端子は共振アンテナ部分のポールの別のものに配置されている。共振アンテナ部分と、カウンタポイズと、ポートとは、一方のポートに印加される所与の動作周波数帯域内の信号が他方のポートから分離されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】1つ又は複数の実施形態による代表的なアンテナシステムを示す。
【図２】1つ又は複数の実施形態によるノートブック型コンピュータへの代表的なアンテナシステムの組み込みを示す。
【図３】1つ又は複数の実施形態によるノートブック型コンピュータへの代表的なアンテナシステムの組み込みをさらに詳細に示す。
【図４】図1のアンテナシステムのテストポートで測定された電圧定在波比を示すグラフである。
【図５】図1のアンテナシステムのテストポートで測定された結合を示すグラフである。
【図６】図1のアンテナシステムのテストポートからの測定放射効率を示すグラフである。
【図７】7つ又は複数の別の実施形態による代表的なアンテナシステムを示す。
【図８】1つ又は複数の実施形態によるノートブック型コンピュータへの図7の代表的なアンテナシステムの組み込みを示す。
【図９】図7のアンテナシステムのテストポートで測定された電圧定在波比を示すグラフである。
【図１０】図7のアンテナシステムのテストポートで測定された結合を示すグラフである。
【図１１】図7のアンテナシステムのテストポートからの測定放射効率を示すグラフである。
【０００７】
図面中の類似の参照記号は、概して類似の構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
様々な実施形態は、同じ周波数帯域又は隣接した周波数帯域において独立して、かつ、同時に動作する2つ以上の無線装置への分離アンテナ接続をもたらす通信装置におけるアンテナシステムに関する。
【０００９】
図1は、1つ又は複数の実施形態による代表的なアンテナシステムすなわちアッセンブリ100を示す。この例では、アンテナシステム100は平面構造を含んでいる。具体的には、これは、構造支持誘電体層102上に形成されたフレキシブルプリント回路を含む。アンテナシステム100は、共振アンテナ部分104と、カウンタポイズ106と、2つのアンテナポート108、110とを含んでいる。共振アンテナ部分104と、カウンタポイズ106と、ポート108、110とは、一方のポートに印加される所与の動作周波数帯域内の信号は他方のポートから分離されるように構成されている。
【００１０】
共振アンテナ部分104は、2つの離間したポール112、114と、それらの間の分散ネットワーク116とを含む。分散ネットワーク116は、2つのポート108、110間の分離を増大させる接続素子を含む。
【００１１】
共振アンテナ部分106のポール112、114は、それぞれが、分散ネットワーク116に結合された近位端118と、反対側の遠位端120とを含む。ポール112、114の遠位端120は、アンテナの所与の動作周波数における電気的波長の3分の1乃至3分の2の距離で互いから離間されていることが望ましい。アンテナシステム100の動作周波数は、この例ではそれぞれが動作波長の概ね4分の1である2つのアンテナポール112、114の電気的長さによって概ね決定される。周波数応答は、ポール112、114を電気的に短く又は長くすることによってそれぞれ上げ又は下げることができる。
【００１２】
2つのアンテナポート108、110は、それぞれ、一対の給電端子により画定される。給電端子の1つはカウンタポイズ106に配置されており、他方の給電端子は、共振アンテナ部分104のポール112、114の一方に配置されている。
【００１３】
アンテナシステム100は、2つの誘電性短絡部122、124も含むことができ、それぞれが、カウンタポイズ106を共振アンテナ部分104のポール112、114の別の方に接続している。1つ又は複数の実施形態において、誘電性短絡部122、124はアンテナ入力インピーダンスを所望の動作周波数において50オームに整合させる作用がある。
【００１４】
給電点間の高い分離は、両方のアンテナポール112、114の平均電気的長さに依存する共振周波数において得られる。給電点のインピーダンス整合周波数は、アンテナポール112、114の相対的長さに依存する。図1に示した代表的なアンテナシステム100は、2つの給電点からの自然な周波数応答が異なるように非対称位置に配置される(例えばノートブック型コンピュータの表示パネルの角)よう設計されている。従って、同一周波数でインピーダンス整合が得られるアンテナポール112、114の相対的長さは異なる一方、アンテナポール112、114の平均長さは同一周波数で高い分離を得られるように設定されている。
【００１５】
カウンタポイズ106は、給電点の共通又は接地側接続を提供する。代表的な一応用例では、カウンタポイズ106は、ノートブック型コンピュータのLCDディスプレイ又はフォイルシールドなどのより大きな導体に直接接続又は容量結合によって接続される。一例として、図2は、アンテナシステム100をノートブック型コンピュータのLCDパネル150の裏側に配置することによってコンピュータにこのシステムを組み込んだ状態を示す。典型的なノートブック型製品では、ノートブック製造者は、アルミフォイル154のシートをコンピュータ表示部の裏面シェル152に接合し、これが電磁障害遮蔽材として作用する。アンテナアッセンブリ100は、接着剤でフォイル遮蔽材154に取り付けることができ、カウンタポイズ部分106は、フォイル遮蔽材154に直接重ね合わせられる一方、共振アンテナ部分104は、フォイル遮蔽材154(及びLCDパネル150)を超えて延伸している。アンテナシステム100をフォイル遮蔽材154及び裏面シェル152に接着剤で接合することで、アンテナカウンタポイズ106とフォイル遮蔽材154との間で十分な容量結合が得られ、直接ガルバニック接続が不要となる。
【００１６】
図3は、ノートブック型コンピュータのLCDパネル150、フォイル遮蔽材154、及び裏面シェル152に対するアンテナシステム100の代表的な配置を示す。一般的に最適な分離及び帯域幅性能を得るため、アンテナポール部分112の端部は裏面シェルアッセンブリ152の外側角部に配置される。同軸ケーブル154、155は、シールドを156でカウンタポイズ部分106に、中心導体を158でアンテナ部分にハンダ付けすることでアンテナフィードに取り付けられる。高い分離を維持するために、これらケーブルは、フォイル遮蔽材154又はLCDパネル150の部分で図示した様態で配線される。
【００１７】
アンテナシステム100は、アンテナポート間に高い分離をもたらすことが分かっている。特に、約0.5波長のアンテナポールの離間において、30dBを超える分離がもたらされることが分かっている。
【００１８】
アンテナシステム100は、様々な周波数帯域で動作する装置において高い分離をもたらすことができる。例えば、動作周波数帯域は2.4乃至2．5
GHzとすることができる。他の例として、動作周波数帯域は2.3乃至2.7 GHzの範囲とすることができる。
【００１９】
複数のポートに関連付けられた複数の無線通信装置が、異なる周波数帯域で動作可能である。例えば、1つの無線通信装置用の動作周波数帯域は2.4乃至2.5
GHzであり、他方の無線通信装置用の動作周波数帯域は2.3乃至2.7GHzの範囲である。一例では、無線通信装置の1つはブルートゥース無線通信装置であり、他方の無線通信装置は802.11無線通信装置である。或いは、無線通信装置の1つをWiMAX
(Worldwide Interoperability for Microwave Access)無線通信装置又はLTE (Long Term
Evolution)無線通信装置とし、他方の無線通信装置は802.11無線通信装置としてもよい。さらに別の例では、無線通信装置の1つはWiMAX無線通信装置とし、他方の無線通信装置はLTE無線通信装置としてもよい。
【００２０】
図4は、図1のアンテナシステム100のテストポートで測定された電圧定在波比を示す。図5は、これらテストポート間で測定された結合(S21又はS12)を示す。この例では、電圧定在波比及び結合は、2.4乃至2.5
GHzの周波数において好適に低い。図6は、これらテストポートからの測定放射効率を示す。
【００２１】
図1の例では、アンテナシステム100は、フレキシブルプリント回路を含んだ平面構造を含んでいる。本発明の1つ又は複数の実施形態に従った、これ以外の様々な構造体も可能であることは理解されるべきである。例えば、図7は、1つ又は複数の実施形態による、立体構造を含む代表的なアンテナシステム400を示す。アンテナシステム400は打ち抜き金属アンテナを含むことができる。これは、共振アンテナ部分402と、カウンタポイズ404と、2つのアンテナポート406、408とを含んでいる。共振アンテナ部分402は、2つの離間したポール410、412と、それらの間の分散ネットワーク416とを含む。
【００２２】
共振アンテナ部分402のポール410、412は、それぞれが、分散ネットワーク416に結合された近位端と、反対側の遠位端とを含む。ポール410、412の遠位端は、アンテナの所与の動作周波数における電気的波長の3分の1乃至3分の2の距離で互いから離間されていることが望ましい。アンテナシステム400の動作周波数は、それぞれが動作波長の概ね4分の1である2つのアンテナポール410、412の電気的長さによって概ね決定される。周波数応答は、ポール410、412を電気的に短く又は長くすることによってそれぞれ上げ又は下げることができる。
【００２３】
アンテナシステム400は、2つの誘電性短絡部418、420も含むことができ、それぞれは、カウンタポイズ404を共振アンテナ部分402のポール410、412の別のものに接続する。
【００２４】
代表的なアンテナシステム400は、図8の例に示したようにLCDパネルアッセンブリに搭載可能である。同軸ケーブル450、452は、シールドをカウンタポイズ部分404に、中心導体をアンテナ部分402のポール410、412にハンダ付けすることでアンテナフィードに取り付けられる。
【００２５】
図9は、図7のアンテナシステム400のテストポートで測定された電圧定在波比を示す。図10は、これらテストポート間で測定された結合(S21又はS12)を示す。この例では、電圧定在波比及び結合は、2.4乃至2.5
GHzの周波数において好適に低い。図11は、これらテストポートからの測定放射効率を示す。
【００２６】
本発明を特定の実施形態に関連して記載してきたが、上述の実施形態は例示のみを意図したものであり、本発明の範囲を制限又は限定するものではないことは理解すべきである。
【００２７】
次の記載を含むがそれに限定されない様々な他の実施形態も請求の範囲に入る。例えば、本明細書に記載された様々なアンテナシステムの素子又は構成要素は、同一の機能を実行する付加的な構成要素に更に分割し、或いは結合して同一の機能を実行するより少ない構成要素としてもよい。
【００２８】
本発明の好適な実施形態を説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく修正が可能なことは明らかなはずである。
【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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【図９】
2013504260.tif 000011
【図１０】
2013504260.tif 000012
【図１１】
2013504260.tif 000013
【国際調査報告】
2013504260.tif 000014
2013504260.tif 000015