(57)【要約】  平衡型アンテナとしての協働作動のために構成された一対の物理的および電気的対称型放射素子と、不平衡型アンテナとしての作動のために構成された第３放射素子とを備えるアンテナ装置が開示されている。平衡型アンテナは第１周波数帯域の中における作動のために構成することができ、不平衡型アンテナは第２周波数帯域の中における作動のために構成することができる。開示されたアンテナ装置の実施形態によれば、導電性接地平面に近接しているとともに脱同調に対するきわめて強い抵抗になる多重帯域作動がもたらされる。
2008529378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平衡型アンテナとして協働作動するように構成された一対の物理的および電気的対称型放射素子と、
不平衡型アンテナとして作動するように構成された第３放射素子と
を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
前記第３放射素子が、前記平衡型アンテナの放射素子と同じ場所には配置されない請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記平衡型アンテナの放射素子が、前記不平衡型アンテナの放射素子を包囲するハウジングまたは支持構造体の部品として設けられている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記不平衡型アンテナの放射素子が、前記平衡型アンテナの放射素子を包囲するハウジングまたは支持構造体の部品として設けられている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングまたは支持構造体が絶縁性材料から構成されている請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記ハウジングまたは支持構造体が、ＰＣＢ基板あるいはＰＷＢ基板にクリップ留めされるか、または取り付けられるように設計されている請求項３、４または５に記載の装置。
【請求項７】
非重複周波数帯域であってもよい第１周波数帯域および第２周波数帯域の両方における作動のために構成され、前記装置が、第１周波数帯域において不平衡型アンテナとして作動するとともに、第２周波数帯域において平衡型アンテナとして作動する請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
第１周波数帯域が第２周波数帯域よりも周波数が低い請求項７に記載の装置。
【請求項９】
第１周波数帯域が第２周波数帯域よりも周波数が高い請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
平衡型アンテナの放射素子に低帯域短絡接続部が設けられ、それらが第１周波数帯域において第３不平衡型放射素子をともに形成し、一方で第２周波数帯域において平衡対として別に作動する請求項７〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
不平衡型供給信号を、第１周波数帯域において１つ以上の信号に分離するとともに第２周波数帯域において１つ以上の信号に分離するダイプレクサーと、
平衡型アンテナの放射素子に供給する平衡型供給信号に、第２帯域信号を変換するバランと
をさらに備え、第１帯域信号が不平衡型アンテナの放射素子に不平衡型信号として供給される請求項７〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
平衡型供給信号を、第１周波数帯域において１つ以上の信号に分離するとともに第２周波数帯域において１つ以上の信号に分離するダイプレクサーと、
不平衡型アンテナの放射素子に供給する不平衡型供給信号に、第１帯域信号を変換するバランと
をさらに備え、第２帯域信号が平衡型アンテナの放射素子に平衡型信号として供給される請求項７〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記平衡型アンテナの放射素子が前記素子の主拡張方向に対して直交する平面について対称である請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記平衡型アンテナの素子が、素子の主拡張方向を含有する平面についてさらに対称である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記平衡型アンテナの放射素子が、双極アンテナ、対称対の逆Ｌ字型アンテナ、対称対の平板状逆Ｌ字型アンテナ（ＰＩＬＡｓ）、対称対の逆Ｆ字型アンテナまたは対称対の平板状逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡｓ）をともに備える請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記不平衡型アンテナの放射素子が、単極アンテナ、逆Ｌ字型アンテナまたはＰＩＬＡとして構成される請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記平衡型アンテナの放射素子間におけるプッシュプル平衡型フィードと、
前記プッシュプル平衡型フィード間において、信号の発信または受信の方向を変更するため、位相シフトをそれぞれの平衡型アンテナの放射素子に調整する手段と
をさらに備える請求項１〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
互いに直交状に搭載された請求項１〜１７のいずれかに記載の一対のアンテナ装置。
【請求項１９】
ｉ）第１および第２のアンテナ素子と、
ｉｉ）不平衡型供給信号を、不平衡型の第１周波数帯域供給信号と不平衡型の第２周波数帯域供給信号とに分離するダイプレクサーと、
ｉｉｉ）平衡対として第１および第２のアンテナ素子をともに供給する平衡型の第２周波数帯域供給信号に、不平衡型の第２周波数帯域供給信号を変換するバランと、
ｉｖ）第１および第２のアンテナ素子が不平衡型の第１周波数帯域供給信号によって不平衡型アンテナとしてともに駆動されるように、第１および第２のアンテナ素子を接続する第１周波数帯域短絡素子と
を備える、アンテナ装置。
【請求項２０】
前記第１周波数帯域短絡素子が、ローパスフィルタ若しくはハイパスフィルタ、共振タンク回路、電気スイッチまたは電気機械スイッチを備える請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
ｉ）第１および第２のアンテナ素子と、
ｉｉ）
ａ）平衡対として第１および第２のアンテナ素子をともに供給する平衡型の第２周波数帯域供給信号と、
ｂ）平衡型の第１周波数帯域供給信号と
に平衡型供給信号を分離するダイプレクサーと、
ｉｉｉ）平衡型の第１周波数帯域供給信号を不平衡型の第１周波数帯域供給信号に変換するバランと、
ｉｖ）第１および第２のアンテナ素子が不平衡型の第１周波数帯域供給信号によって不平衡型アンテナとしてともに駆動されるように第１および第２のアンテナ素子を接続する第１周波数帯域短絡素子と
を備える、アンテナ装置。
【請求項２２】
前記第３の不平衡型アンテナ素子が第１および第２のアンテナ素子に隣接している請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第３の不平衡型アンテナ素子が第１および第２のアンテナ素子から離れている請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１および第２のアンテナ素子が単一の対称平面について対称である請求項１９〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記第１および第２のアンテナ素子が２つの直交状対称平面について対称である請求項１９〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
第１および第２の反対側端部を有するほぼ平板状の第１導電性素子、前記第１および第２の反対側端部からそれぞれ垂下しているとともに第１素子にわたって互いに向けて折り返され、かつそこから間隔が置かれているほぼ平板状の第２導電性素子および第３導電性素子を備え、第１素子に不平衡型の第１周波数帯域信号のためのフィードが設けられ、第２素子および第３素子に平衡型の第２周波数帯域信号のためのフィードがそれぞれ設けられている、アンテナ装置。
【請求項２７】
第２素子および第３素子が、互いに同一平面上にあるとともに第１素子に対して平行である請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
平衡型の第２周波数帯域信号のためのフィードが、第２素子および第３素子のそれぞれのための一対の容量性フィードを備える請求項２６または２７に記載の装置。
【請求項２９】
容量性フィードは第２素子および第３素子とは同一の平面上にない請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
容量性フィードは第２素子および第３素子と同一の平面上にある請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
平衡型の第２周波数帯域信号のためのフィードが、第２素子および第３素子のそれぞれのための一対の直流フィードを備える請求項２６または２７に記載の装置。
【請求項３２】
導電性接地平面を有するプリント回路基板または類似の基板の上に搭載されるように構成されたモジュールを形成するため、絶縁性ハウジングの内部に少なくとも部分的に含有されている請求項１９〜３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
導電性接地平面を有するプリント回路基板または類似の基板の上に搭載された先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
付加的な平衡型アンテナ素子の対をさらに備える先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
実質的に添付図面を参照して記載された、または添付図面に示されたアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、詳細には、限定されないが携帯型装置のアンテナに関する。本発明は、すべての型のアンテナに適用されるものであり、ＰＩＦＡ（逆Ｆ字型平板状アンテナ）、単極アンテナ、絶縁性アンテナなどに限定されない。本発明は、様々な用途に適用され、詳細には、限定されないが携帯電話受話器、携帯情報端末（ＰＤＡ）およびラップトップコンピュータに適用される。
【背景技術】
【０００２】
小型モデム通信装置の内部アンテナの設計には困難な問題があることが知られている。
【０００３】
第１に、特に、受話器についての多くの異なった型の基本構造であり、クラムシェル型設計と、バー型電話機、フリップ型電話機、スライダー型電話機およびスイング型電話機の設計とがすべて共通である。例えば、セグメント型電話機の２つの部品間の接続部は、アンテナ性能に大きな影響を持つ。
【０００４】
第２に、モデム通信装置は段々小さくなり、また同時に、そのアンテナはより多くの帯域をカバーすることが要求されてきている。
【０００５】
第３に、他の無線電話および他のアンテナが、ＧＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ディジタル型媒体放送などのような用途のために存在し、これによって、送信機の連結および位置決めの問題が引き起こされる。
【０００６】
最後に、多様な用途あるいはＭＩＭＯ（多重入力、多重出力）用途のための単一ユニットにされた多重無線アンテナについての要望が増大している。
【０００７】
これらの要因はすべて、アンテナの複雑性の増大につながるが、商業上の要望によって、これまでよりも安価であって受話器の中でこれまでより少ない体積を占めるアンテナが必要とされている。最小限まですでに削減された部品表によれば、いっそうのコスト削減へ向けられた方法として、より大規模な構成要素の一体化が見られる。これらのすべての問題点に取り組む１つの方法は、アンテナとＲＦ（無線周波数）前方端部とを単一ユニットとしてともに考慮し、それによって無線アンテナユニットを作り出すことである。このような無線アンテナユニットは、平衡型ＲＦ・アンテナ構造、５０オーム以外のインピーダンスなどのような異なった無線構成体を利用する。
【０００８】
このため、本出願人は、アンテナだけではなく、電気信号の電波への変換および電波の電気信号への変換の過程の全体についても、興味を持つようになった。最終的な目的は、携帯無線用途あるいはＷＬＡＮ用途のためのアンテナとすべての無線構成要素とが組み込まれる単一モジュールを設計することである。従来の携帯電話あるいはＷＬＡＮ無線トランシーバーからアンテナを駆動するためには、第三者の製造業者からの別々のＩＣ（集積回路）を一体化する必要がある。このような別々の構成要素の例は、平衡型単極状アンテナが電力増幅器（ＰＡ）のような片端接地の不平衡電源から駆動されるときに必要であるチップバランである。
【０００９】
本出願人によれば、これらのＩＣにおけるいくつかの機能は、最終的にアンテナの中に直接形成されることが考えられる。例えば、送受切換器およびフィルタは、別々の構成要素がモジュールの中へ一体化されるのではなく、多層アンテナ構造体の下部層の部品として組み立てられる。代わりの取り組みは、必要な平衡型出力および濾波された出力が作られるように、ＰＡおよび他の無線構成要素へ適用される。特殊目的型アンテナと特別に適用された無線構成要素とが含有されるこの最終的な無線モジュールによれば、携帯電話受話器製造業者がディジタル入力部／出力部を備えた装置を有効に有するとともに他のすべてがそのモジュールによって解決されると思われるので、彼らが無線の専門家である必要はなくなる。無線アンテナモジュールに関するこれらの発明は、この出願による別の特許出願（英国特許出願第０５０１１７０．５号）の主題である。
【００１０】
短く太い外部アンテナおよび内部ＰＩＦＡのような携帯型無線通信のための従来のアンテナは、不平衡型のものであり、また、ＰＣＢの導電性表面の中に流れる大電流を生じさせる。このことは、ＰＣＢが効果的にアンテナを半分にするために回避できない。電話のような携帯型装置が人間の手に保持されると、効率性の損失とアンテナの何らかの脱同調とを引き起こす電流のいくらかの吸収がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これに対して、平衡型放射素子は、接地平面あるいは導電性表面が必要ではなく、また、携帯型装置が通常使用されているときには脱同調を減少させるとともに効率をより大きくするという利点をもたらす。しかしながら、平衡型放射素子は、典型的には携帯電話などのＰＣＢのような導電性表面から波長の少なくとも４分の１の箇所に位置決めしなければならない。８２４ＭＨｚ（ＧＳＭ帯域の底部）では、これは約９０ｍｍの距離に等しく、また、小型携帯電話あるいは他の装置では実用的ではない。解決すべき問題は、導電性表面の近傍で電気的に作動する平衡型アンテナを作り出すことである。
【００１２】
現存する大多数の携帯電話受話器、ＰＤＡおよびラップトップコンピュータのアンテナは、ＰＩＦＡおよび単極アンテナのような不平衡型設計である。これらは、小さいものであり、また、アンテナの部品としてＰＣＢ（プリント回路基板）あるいはＰＷＢ（プリント配線基板）を効果的に使用するが、すべてのＰＣＢ／ＰＷＢは異なった形状および／または寸法であるため、すべての製品ごとに多大な個別調整が必要である。アンテナの個別調整は、装置のコストにおけるかなりの部分を形成する余分な過程であり、また、これらを個別調整するコストが法外なものであると思われるので、一体化型無線アンテナモジュールの使用を不可能にする。
【００１３】
一体化型アンテナへの発展は、ＰＣＢを使用することがなく、そのために個別調整がほとんど必要ない平衡型アンテナの導入によって行われる。不都合なことに、平衡型アンテナは、それらの不平衡対応物の寸法の２倍であることが多く、また、放射構造体の部品として広いＰＣＢを使用していないために帯域幅がより小さい。さらに厄介な問題は、多くの型の平衡型アンテナ（双極アンテナ、らせん対アンテナなど）が接地平面に対して電気的に近接して置かれたときに、それらが自己誘導型画像電流によって悪影響を受けるということである。現行の受話器、ＰＤＡおよびラップトップコンピュータには十分な接地平面があり、アンテナは、その上に自由空間波長の５０分の１よりも小さく載置される。
【００１４】
この問題を回避するために、本出願人は、受話器などの中に使用するために十分に小さく、十分に占められたＰＣＢあるいはＰＷＢの接地平面の上面にわたって作動すると思われるいくつかの新型の平衡型アンテナを開発した。
【００１５】
このようなアンテナに関する従来技術は、例えば、特開２００４−１７３３１７号公報および欧州特許第１０９４５４２号（ＭＡＴＵＳＨＩＴＡ）によって開示されている。これらの開示は、補完対のＰＩＡＦ（あるいは、接地平面を有する類似形状のアンテナ）の使用を通じて導電性表面に対して電気的に近接して作動し、かつ、フィード間に実質的に１８０度の位相シフトのある平衡型アンテナを作る問題に対処している。上記Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ文献は、以下の特徴を開示している。
【００１６】
１．互いに配置された短絡端部を有する背中合せの補完対のＰＩＡＦの概念。
２．上記の長穴付きおよび蛇行状の変形型。
３．周波数を変更するための切換回路を備えた長穴付きＰＩＡＦ対。
４．ＰＩＡＦを支持するための絶縁性基板の使用。３．６のＥｒが提案されている。
５．外側において互いに離れた短絡側部と互いに対向している放射端部とを有する補完対のＰＩＡＦ。
【００１７】
Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ文献には、様々な型のＰＩＦＡよりも他の型のアンテナは開示されず、また、単一軸対称よりも大きい対称、平衡型／不平衡型作動、あるいは同時二重帯域作動は開示されていない。
【００１８】
すべての高帯域（約１．５ＧＨｚを超える帯域）については、携帯型通信装置は一般に平衡型（双極状）アンテナを使用する必要がある。この背景にある理由は、次のとおりである。
・現存する受話器アンテナは、すべて不平衡型（単極状）設計であり、また、すべてのＰＣＢが異なった形状および寸法であるため、すべての製品についての多大な個別調整が必要である。
・従って、従来技術を利用して組み立てられたモジュールも、すべての製品についての個別調整が必要である。
・しかし、すべての製品についての無線アンテナモジュールの個別調整は、法外に高価であり、ＯＥＭ会社あるいはＯＤＭ会社はアンテナ技術者を採用する必要がある。
【００１９】
平衡型アンテナ設計は、これらが相異なる多くの型の受話器、ラップトップなどにおける同一のモジュールを使用することを容易にする接地平面の固有の独立性を有するので、このようにしてこれらの周波数帯域について発展してきた。しかしながら、困難性はある。低帯域（８００／９００ＭＨｚ）では、全ＰＣＢが主要な放射体として必要であるほど波長が長いため、アンテナは不平衡型でなければならない。それ自体の上におけるアンテナは、Ｃｈｕ−Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ  ｌｉｍｉｔの［Ｌ．Ｊ．Ｃｈｕ，「Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｏｍｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．１９，ｐｐ．１１６３−１１７５，１９４８］、［Ｒ．Ｃ．Ｈａｎｓｅｎ，「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．２，ｐｐ．１７０−１８２，１９８１］の内側にある。Ｃｈｕ−Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ  ｌｉｍｉｔの内側にあるアンテナは、放射体が非効率的であること、十分な帯域幅がないこと、あるいはこれらの両方であることである。このような制約は高帯域（１８００／１９００ＭＨｚ）では適合がなく、また、ここでは、平衡型アンテナが、所与の理由のために明確な利点である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、平衡型アンテナとしての協働作動のために構成された一対の物理的および電気的対称型放射素子と、不平衡型アンテナとしての作動のために構成された第３放射素子とを備えるアンテナ装置が提供される。
【００２１】
平衡型アンテナの放射素子は、不平衡型アンテナの放射素子を包囲するハウジングあるいは支持構造体の部品として設けることができる。
【００２２】
または、不平衡型アンテナの放射素子は、平衡型アンテナの放射素子を包囲するハウジングあるいは支持構造体の部品として設けることができる。
【００２３】
ハウジングあるいは支持構造体は、絶縁性材料、例えばプラスチック材料から作られているのが好ましく、また、ＰＣＢ基板あるいはＰＷＢ基板へクリップ留めされるかあるいは取り付けられるように設計されているのが好ましい。
【００２４】
このアンテナ装置は、非重複周波数帯域であってもよい第１周波数帯域および第２周波数帯域の両方における作動のために構成することができ、この装置は、第１周波数帯域で不平衡型アンテナとして作動するとともに第２周波数帯域で平衡型アンテナとして作動する。
【００２５】
この装置が不平衡型アンテナとして作動する第１周波数帯域は、この装置が平衡型アンテナとして作動する第２周波数帯域よりも周波数が低いものである場合が一般的であるが、いくつかの実施形態では、第１周波数帯域は第２周波数帯域よりも周波数が高くてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、平衡型アンテナの放射素子には、それらが第１周波数帯域の中で第３不平衡型放射素子をともに形成し、一方で、第２周波数帯域の中で平衡対として別に作動するように、第１周波数帯域短絡接続部が設けられている。
【００２７】
好ましくは、このアンテナ装置はさらに、不平衡型供給信号を第１周波数帯域の中で１つ以上の信号に分離するとともに第２周波数帯域の中で１つ以上の信号に分離するためのダイプレクサーを備え、第２帯域信号を平衡型アンテナの放射素子への供給のための平衡型供給信号に変換するためにバランが設けられ、また、第１帯域信号は不平衡型アンテナの放射素子へ不平衡型信号として供給される。
【００２８】
また、このアンテナ装置は、平衡型供給信号を第１周波数帯域の中で１つ以上の信号に分離するとともに第２周波数帯域の中で１つ以上の信号に分離するためのダイプレクサーをさらに備え、第１帯域信号を不平衡型アンテナの放射素子への供給のための不平衡型供給信号に変換するためにバランが設けられ、また、第２帯域信号は平衡型アンテナの放射素子へ平衡型信号として供給される。
【００２９】
平衡型アンテナの放射素子は、これらの素子の主拡張方向に対して直交する平面に関して対称であってもよい。いくつかの特定の実施形態では、これらの素子は、これらの素子の主拡張方向を含有する平面に関してさらに対称である（すなわち、これらの素子には二重の対称性がある）。
【００３０】
平衡型アンテナの放射素子は、双極アンテナ、対称対の逆Ｌ字型アンテナ、対称対の平板状逆Ｌ字型アンテナ（ＰＩＬＡ）、対称対の逆Ｆ字型アンテナあるいは対称対の平板状逆Ｆ字型アンテナ（ＰＩＦＡ）をともに備えてもよい。
【００３１】
不平衡型アンテナの放射素子は、単極アンテナ、逆Ｌ字型アンテナあるいはＰＩＬＡとして構成されていてもよい。不平衡型アンテナの放射素子には、接地平面、例えば作動時におけるＰＣＢあるいはＰＷＢの導電性接地平面が必要であることは分かる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、平衡型アンテナの放射素子間におけるプッシュプル平衡型フィードと、これらのフィード間で、信号の発信あるいは受信の方向を変更するために、位相シフトをそれぞれの平衡型アンテナの放射素子へ調整する手段とが設けられている。
【００３３】
平衡型アンテナの放射素子には、平衡型の無線送信機あるいは無線受信機の対応端子への直接接続あるいは間接接続のための端子が設けられていてもよい。
【００３４】
本発明の本態様による一対のアンテナ装置は、互いに直交状に取り付けられていてもよい。このことはある程度のビーム多様性および分極多様性を作り出すことが見出された。アンテナ多様性は、通信リンクの質を改善しようとするときに有用な概念である。分極多様性は不平衡型アンテナで達成することが困難であるが、その理由は接地平面に生じた表面電流が同一方向へ流れやすいからである。
【００３５】
物理的および電気的に対称である平衡型アンテナの放射素子対を設けることは、この装置の作動の間に同素子の近傍に位置されることのある導電性接地平面に生じた電流が、作動の間に無視できる残留電流を接地平面に残しておくように実質的に互いに打消しあう傾向にあることを意味している。
【００３６】
本開示の実施形態における２つのアンテナ装置は接地平面の上に互いに直交状に配置されることが好ましい。
【００３７】
本発明の第２の態様によれば、ｉ）第１および第２のアンテナ素子と、ｉｉ）不平衡型供給信号を不平衡型の第１周波数帯域供給信号と不平衡型の第２周波数帯域供給信号とに分離するためのダイプレクサーと、ｉｉｉ）不平衡型の第２周波数帯域供給信号を平衡対としての第１および第２のアンテナ素子をともに供給するための平衡型の第２周波数帯域供給信号に変換するためのバランと、ｉｖ）第１および第２のアンテナ素子が不平衡型の第１周波数帯域供給信号によって不平衡型アンテナとしてともに駆動することができるように第１および第２のアンテナ素子を接続する第１周波数帯域短絡素子とを備えるアンテナ装置が提供される。
【００３８】
本発明の第３の態様によれば、ｉ）第１および第２のアンテナ素子と、ｉｉ）平衡型供給信号を、ａ）平衡対としての第１および第２のアンテナ素子をともに供給するための平衡型の第２周波数帯域供給信号、およびｂ）平衡型の第１周波数帯域供給信号に分離するためのダイプレクサーと、ｉｉｉ）平衡型の第１周波数帯域供給信号を不平衡型の第１周波数帯域供給信号に変換するためのバランと、ｉｖ）第１および第２のアンテナ素子が不平衡型の第１周波数帯域供給信号によって不平衡型アンテナとしてともに駆動することができるように第１および第２のアンテナ素子を接続する第１周波数帯域短絡素子とを備えるアンテナ装置が提供される。
【００３９】
第１周波数帯域短絡素子は、例えば、電気スイッチあるいは電気機械スイッチ、ローパスフィルタあるいはハイパスフィルタまたは共振「タンク」回路を備えてもよい。一般的に言えば、短絡素子は、第１および第２のアンテナ素子が第１周波数帯域において信号を発生する単一の不平衡型アンテナとして、また、第２周波数帯域において信号を発生する一対の離れた平衡型アンテナとして現れる任意の装置、スイッチあるいは接続部を備える。
【００４０】
本発明の第４の態様によれば、第１および第２のアンテナ素子と、不平衡型供給信号を不平衡型の第１周波数帯域供給信号と不平衡型の第２周波数帯域供給信号とに分離するためのダイプレクサーと、不平衡型の第２周波数帯域供給信号を平衡対としての第１および第２のアンテナ素子をともに供給するための平衡型の第２周波数帯域供給信号に変換するためのバランと、不平衡型の第１周波数帯域供給信号によって供給される第３の不平衡型アンテナ素子とを備えるアンテナ装置が提供される。
【００４１】
第３の不平衡型アンテナ素子は、例えば第１および第２のアンテナ素子の下に近接してあるいは隣接して位置することができ、または、他の場所に、あるいはこのアンテナ装置を利用する携帯型装置の内部に離して位置することができる。
【００４２】
大多数の実施形態では、この装置は、第１周波数帯域が「高帯域」である第２周波数帯域よりも周波数が低い「低帯域」である作動のために設計されている。しかしながら、いくつかの用途では、第１周波数帯域は第２周波数帯域よりも周波数が高くてもよい。
【００４３】
用語「高帯域」および用語「低帯域」は互いに相対的なものとして定義されていることは理解される。言い換えれば、「高帯域」信号は「低帯域」信号よりも高い帯域にあり、その逆もまた可能である。
【００４４】
本発明の第５の態様によれば、第１および第２の反対側端部を有するほぼ平板状の第１導電性素子と、これらの第１および第２の反対側端部からそれぞれ垂下しているとともに第１素子にわたって互いへ向けて折り返されかつそこから間隔が置かれているほぼ平板状の第２導電性素子と、第３導電性素子とを備え、第１素子に不平衡型の第１周波数帯域信号のためのフィードが設けられ、第２素子および第３素子に平衡型の第２周波数帯域信号のためのフィードがそれぞれ設けられているアンテナ装置が提供される。
【００４５】
その第１周波数帯域フィードを備えた第１素子は、第１周波数帯域の中で不平衡型アンテナ、例えばＰＩＦＡとして作動する。それらの第２周波数帯域フィードを備えた第２素子および第３素子は、第２周波数帯域の中で平衡型双極アンテナ、例えば逆Ｔ字整合折り返し型双極アンテナ、あるいは逆折り返し型双極アンテナとして作動する。
【００４６】
第２周波数帯域フィードは、第２素子および第３素子へ容量的に連結されてもよく、また、それらと同一平面上にあるものでもよく、同一平面上にないもの（例えば、第１素子と第２素子および第３素子のそれぞれとの間に位置されたもの）でもよい。
【００４７】
また、第２周波数帯域フィードは、第２素子および第３素子へ直流的に連結されてもよい。
【００４８】
第１周波数帯域フィードは第１素子へ直流的に連結されてもよく、また、第１素子がＰＩＦＡとして作動するように接地接続部が設けられてもよい。
【００４９】
第１周波数帯域フィードの領域における第１素子の中に長穴が設けられてもよい。
【００５０】
第１、第２および第３のアンテナ素子と高帯域フィードとはすべて、可撓性導電性材料製の、あるいは可撓性絶縁基板の上に被覆された可撓性導電性材料製の、例えば適切な様式で切断されて折り曲げられた可撓性回路材料製の単一シートから構成することができる。
【００５１】
本発明の実施形態は、様々なアンテナ構成要素が内部に配置されるケーシングあるいはハウジングを備え、ケーシングあるいはハウジングが携帯型通信装置の導電性接地平面を一般に含むＰＣＢあるいはＰＷＢへ取り付けられるように適合されたモジュール式ユニットとして構成されているのが好都合である。
【００５２】
ケーシングあるいはハウジングは、絶縁材料、例えばプラスチック材料から作られているのが好ましく、また、ＰＣＢあるいはＰＷＢにおける補完的開口の中にクリップ留めされるように適合された突出状の脚などが設けられていてもよい。
【００５３】
上で概要が説明されたすべての実施形態では、帯域幅、特に第２周波数帯域における帯域幅を改善するために、主要対の平衡型アンテナ素子に加えて、第２対の平衡型アンテナ素子が設けられていてもよい。第２対の平衡型アンテナ素子は一般に、主要対の平衡型アンテナ素子と同一あるいは類似の周波数帯域信号で類似の方式によって供給される。
【００５４】
平衡および不平衡型アンテナ構成体を備えたこのような無線モジュールの利点は、
１．「１つのモジュールがすべてに適合される。」−この装置は接地平面（存在するときには低帯域を除く）とは独立し、また、従って、このモジュールはすべての種類の異なった寸法の装置に使用することができる。
２．低帯域の不平衡型アンテナがこの装置と一体でないときには、それは、この製品のどこでも作動すると思われ、また、ＰＣＢ／ＰＷＢの縁部にある必要はない。低帯域の不平衡型アンテナがこの装置と一体であるときには、この装置はＰＣＢ／ＰＷＢの縁部に位置される必要があると信じられている。
３．脱同調を取り扱うことはきわめて抵抗がある。不平衡型アンテナにあっては、ＰＣＢ／ＰＷＢの上を流れる電流があり、また、ユーザーの手がこのアンテナモジュールを含有する装置（例えば携帯電話の受話器）を握ると、これらの電流が妨害されてアンテナが脱同調される。この影響は平衡アンテナで回避される。
４．平衡型アンテナが低いＳＡＲ（特定吸収率）状態を作り出すということは刊行物による結果である。本出願人は、ＰＣＢ／ＰＷＢから離れて、従ってこの受話器が通話位置で使用されるときに人間の頭部から離れて放射するように平衡型アンテナを設計することができることを見出した。これによって、より低いＳＡＲ値が作り出される。
５．全ＲＦ前方端部およびアンテナの効率は、減少したシャーシ電流と、減少した前方端部損失と、「通話位置」における減少した脱同調効果とによって増大することができる。
６．アンテナが平衡にあるだけでなくアース状態にもある（プッシュプル作動として知られていることもある）ときには、奇数倍音の抑制のための範囲があり、従って、受話器のための直線性要件に容易に合致させることができる。
７．受話器を製造するＯＥＭおよびＯＤＭによる個別調整がほとんどないことは、それらが製品を市場へより速く出すことができることを意味する。
【００５５】
本明細書の記載および特許請求の範囲を通じて、用語「備える」、用語「含有する」、およびこれらの用語の変形、例えば「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」は、「含むが、限定されるものではない」ことを意味し、また、他の構成要素、完全体あるいはステップを除外することを意図するものではない（また、除外するものではない）。
【００５６】
本明細書の記載および特許請求の範囲を通じて、単数は、その内容が別の要求をしない限り、複数を含む。具体的には、不定冠詞が使用されているときには、本明細書は、その内容が別の要求をしない限り、単数形とともに予想される複数形として理解すべきである。
【００５７】
本発明の特定の態様、実施形態あるいは例に関連して記載された特徴、完全体および／または特性は、それらと矛盾しない限り、本明細書に記載された他のどのような態様、実施形態あるいは例にも適用することができるものであると理解すべきである。
【００５８】
本発明のより良好な理解のために、また、それがどのような効果を奏するかを示すために、以下に参照が添付図面への例示として行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
図１はアンテナモジュール１を示しているが、これには一対の自己補完的ＰＩＦＡ２および２’を備え、これらは前方素子３の上に搭載され、前方素子３はＰＣＢ４の上に搭載され、ＰＣＢ４にはその下側面に導電性接地平面５を有する。それぞれのＰＩＦＡ２および２’には、短絡ピン６とフィード７とを備える。ＰＩＦＡ２および２’は、ＰＣＢ４の長軸８に関して対称である。それぞれのＰＩＦＡ２および２’が接地平面５における対向電流を他方のＰＩＦＡ２’および２へ励起するので、これらの電流は互いに打ち消し合い、接地平面にはごく小さい残留電流だけが残る。このようして、一対の不平衡型アンテナは、接地平面に近接して駆動することができる。
【００６０】
図２は図１の実施形態の変形例を示し、同様の部品は図１についてのものと同様の符号が付けられている。図２の実施形態には一対のＰＩＦＡ２および２’を備え、これらは、二重の対称性を有し、すなわち、ＰＣＢ４の長軸８と短軸９とに関して対称である。二重の対称性を（ＰＩＦＡ２および２’とピン６および７（図２には示されていない）との両方へ）採用することで、接地平面電流の改善された相殺を達成することができる。
【００６１】
図３は、ダイプレクサー１０を備える代わりのアンテナモジュールを示し、ダイプレクサー１０は、不平衡型供給信号１１を不平衡型高帯域信号１２と不平衡型低帯域信号１３とに分離するように作用する。不平衡型高帯域信号１２は、バラン１４へ供給され、そこで、それは平衡型双極アンテナ対のアンテナ素子１５および１５’を供給するための平衡型信号に変換される。アンテナ素子１５および１５’にはさらに低帯域短絡素子１６が設けられているが、これは、電気スイッチあるいは電気機械スイッチ、ローパスフィルタ、あるいは低帯域信号だけを通すように適合された何らかの共振タンク回路であってもよい。低帯域短絡素子１６を設けることで、アンテナ素子１５および１５’は、不平衡型低帯域信号１３によって供給することができるとともに、低帯域において単一の不平衡型アンテナとして作用することができる。
【００６２】
図４は図３のモジュールの変形例を示し、低帯域の不平衡型あるいは単極型のアンテナ素子１７が低帯域信号のために設けられている。この低帯域アンテナ素子１７は、このアンテナモジュールにおける高帯域アンテナ素子１５および１５’の近傍に配置されていてもよく、このモジュールが搭載されたＰＣＢの上における他のどこかに位置されていてもよい。
【００６３】
図５は、一対の直流フィード１９および１９’を備えた従来の普通の折り返し型双極アンテナ１８を示している。これらのフィード１９および１９’は、平衡にされているとともに、それらの間に１８０°の位相シフトがある。この折り返し型双極アンテナ１８の入力インピーダンスは、簡単な双極アンテナのそれよりも４倍高い。
【００６４】
簡単な双極アンテナの別の変形例はＴ字整合双極アンテナ２０であり、これは図６に示されている。Ｔ字整合双極アンテナ２０は、平衡対の容量性フィード２１および２１’を備える。これらのフィード２１および２１’が双極アンテナ素子２０の遠位端部で接続されているときには、Ｔ字整合双極アンテナは、図５の折り返し型双極アンテナ１８と同じであるとみなすことができる。フィード２１および２１’を互いに近接するように移動させることによって、入力インピーダンスは、より低く、かつ、より誘導的なものになる。Ｔ字整合双極アンテナは、Ｔ．Ａ．Ｍｉｌｌｉｇａｎ，「Ｍｏｄｅｒｎ  ａｎｔｅｎｎａ  ｄｅｓｉｇｎ」，２nd  ｅｄｉｔｉｏｎ，ＩＥＥＥ  Ｐｒｅｓｓ，ｐｐ２４８−２４９，２００５によって知られている。
【００６５】
本出願人は、図６のアンテナのＴ字整合フィードあるいはタップ２１および２１’を直流接続部にではなく容量性フィードにまず変換し、さらにそれらのフィードを折り返し型双極アンテナへ適用することで、さらに別の開発を行ってきた。暫定的な段階が図７に示され、そこでは、一対の容量性フィードを備えた２１および２１’折り返し型双極アンテナ１８が示されている。
【００６６】
本出願人によって行われた次の本発明過程は、図８に示されているように、折り返し型双極アンテナ１８を裏返しにして、その下側部分２３へフィード２４による不平衡型低帯域供給信号が供給されるようにすることである。下側部分２３には、このＰＣＢに形成することのできる導電性接地平面５への接続のための短絡ピン２５もまた設けられている。折り返し型双極アンテナ１８の上側部分には、下側部分２３を覆って折り返されているがそれから間隔が置かれている一対の対向素子２６および２６’を備え、これらの素子は高帯域平衡型アンテナとして作用する。これらの素子２６および２６’を高帯域双極アンテナとして駆動するために、一対の平衡型容量性高帯域フィード２７および２７’が設けられている。図８の実施形態は、導電性接地平面５に近接させて位置することができる。折り返し型双極アンテナ１８の一般的な構造は、素子２６および２６’が下側部分２３に対して実質的に平行である平板状である。長穴（図８を参照）が、低帯域フィード２４と短絡ピン２５とに近接して、下側部分２３に切り取られている。
【００６７】
図８の実施形態の構造は、２つの周波数帯域を別々に考慮することで、より明確に理解することができる。低帯域では、高帯域フィード２７および２７’の存在を無視することで、アンテナは、Ｃ字形状を形成するためにそれぞれの端部で上に曲げられた従来の不平衡型長穴付きＰＩＦＡとして作用する。高帯域では、アンテナは、平衡型アンテナである逆Ｔ字整合折り返し型双極アンテナとして作用する。この構成はＰＣＢ４の導電性平面５の上に搭載された集積回路と他の電子部品とに比較的影響を受けないものであり、従って、無線アンテナモジュールを組み立てることができることが見出された。セルラー方式無線電話の用途については、この構造は高さを比較的低くすることができ、例えば、下側にどのような電子部品用ベイも含まれていないときには全高が５．５ｍｍであり、電子部品が含まれているときには全高が７ｍｍである。
【００６８】
図９は、図８に示された型の平衡および不平衡型アンテナが組み立てられるプラスチック製支持搬送体の上に搭載された可撓性回路材料から形成されたネット２８を示している。同様の部品は図８についてのものと同様の符号が付けられている。長穴２９が低帯域フィードと短絡ピン（図８には示されていない）とに近接して下側部分２３に切り取られていることもまた示されている。左側および右側の高帯域素子２６および２６’は、高帯域折り返し型双極アンテナを形成するために、上方へ曲げられ、かつ、互いの方向へ折り返され、また、平衡型高帯域フィード２７および２７’は、素子２６および２６’を駆動するために、内側へ折り返されている。
【００６９】
図９のアンテナ（セルラー方式無線電話の４帯域アンテナとして構成されたもの）についてのＳ11リターンロス測定値は、図１０に示されている。４つのマーカーは、周波数が８２４ＭＨｚ、９６０ＭＨｚ、１７１０ＭＨｚおよび１９９０ＭＨｚへ付けられている。これらの結果から、良好な帯域幅が明らかである。
【００７０】
５帯域作動を達成するために、素子２６および２６’の上面に、付加的な高帯域平衡型アンテナ素子（図示していない）の対を設けることもできる。
【００７１】
図１１は、図８および図９の実施形態の変形例を示している。高帯域フィード２７および２７’は、素子２６および２６’と同一平面上にあるが、まだ、容量性フィードとして作動する。
【００７２】
他の実施形態では高帯域素子２６および２６’のために直流フィード接続部を作ることもできることが認識される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】一対の自己補完的アンテナを備えるアンテナモジュールを示す。
【図２】二重対称性がある一対の自己補完的アンテナを備えるアンテナモジュールを示す。
【図３】単一アンテナ構造体を使用する平衡および不平衡型アンテナのブロック図を示す。
【図４】平衡型高帯域アンテナと離れた不平衡型低帯域アンテナとを使用する平衡および不平衡型アンテナのブロック図を示す。
【図５】入力インピーダンスが簡単な双極アンテナのそれよりも４倍大きいという利点を有する従来技術の折り返し型双極アンテナを示す。
【図６】タップが中心へ向かって動くとより小さくなるとともにより誘導的なものになり、いくらかのキャパシタンスを含有するフィードによって整合することのできる入力インピーダンスという利点を有する従来技術のＴ字整合双極アンテナを示す。
【図７】容量性フィード機構を有する折り返し型双極アンテナへ施されたＴ字整合を示す。
【図８】アンテナを不平衡型ＰＩＦＡとして別に供給することもできるという利点を有する逆Ｔ字整合折り返し型双極アンテナを示す。
【図９】図８の実施形態を製造するために構成された可撓性性回路材料製の部材を示す。
【図１０】図８および図９の実施形態についてのＳ11リターンロス測定値を示す。
【図１１】同一平面上にある容量性高帯域フィードを備えた、図８および図９の実施形態の変形例を示す。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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