(57)【要約】  デジタルビデオ放送送波のようなＵＨＦ受信のための小型化アンテナとして特に好適なＶＨＦおよびＵＨＦ周波数帯域の送波を受信するための新規なアンテナを提供する。本発明は、所望の周波数帯域の同調可能範囲を提供するアンテナであって、放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体セラミック材から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であって、その共振周波数が前記所望の周波数帯域より高いアンテナ素子と、前記アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、前記アンテナ素子の共振周波数を前記所望の周波数帯域内の周波数まで低下させるように動作する同調回路とを備える。【選択図】  図１２
2011525317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の周波数帯域の同調可能範囲を提供するアンテナであって、
放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体セラミック材から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であって、その共振周波数が前記所望の周波数帯域より高いアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、前記アンテナ素子の共振周波数を前記所望の周波数帯域内の周波数まで低下させるように動作する同調回路と
を備えるアンテナ。
【請求項２】
前記放射構造は平面状導電素子を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子はセラミック・チップ・アンテナを含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記支持体は１００より高い誘電率を持つセラミック基板を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記共振周波数は約１ＧＨｚである、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記所望の周波数帯域は極超短波（ＵＨＦ）帯域の周波数を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記所望の周波数帯域は約４７０ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚの周波数を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記所望の周波数帯域は超短波（ＶＨＦ）帯域の周波数を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記所望の周波数帯域は約２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記同調回路は、意図的に誤同調されたアンテナ素子を補償するための広帯域同調回路を含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記同調回路は１つ以上の直列および／または並列リアクタンス素子の組合せを含む、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記アンテナ素子は、前記直列および／または並列リアクタンス素子の組合せによって決定された前記所望の周波数帯域内で所望のインピーダンスを示しながら所望より高い周波数で共振する、請求項１１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
所望の周波数帯域にわたって同調可能なアンテナを設計する方法であって、
放射構造の誘電体装荷をもたらすのに有効な誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子を設けるステップと、
所望より実質的に高い共振周波数を達成するようにアンテナ素子を同調させるステップと、
前記アンテナ素子を前記所望の周波数帯域内の周波数に同調させるために前記アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路を設けることによって前記誤同調アンテナ素子を補償するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記所望の周波数帯域は極超短波（ＵＨＦ）帯域の約４７０ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚの周波数を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所望の周波数帯域は超短波（ＶＨＦ）帯域の約２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記アンテナ素子は、前記所望の周波数帯域内で約５０オームの実部インピーダンスを示しながら所望より実質的に高い周波数で共振する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であって、高い周波数帯域の第１周波数で共振するように動作するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、前記アンテナ素子の共振周波数を低い周波数帯域の第２周波数に低下させるように動作する同調回路と、
前記アンテナ素子および前記同調回路に電気的に結合されたスイッチであって、前記同調回路を迂回するように動作し、それによって前記アンテナ素子が前記高い周波数帯域の前記第１周波数で共振することを可能にするスイッチと
を備えるマルチバンドアンテナ。
【請求項１８】
前記低い周波数帯域は極超短波（ＵＨＦ）帯域の約４７０ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚの周波数を含む、請求項１７に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１９】
前記低い周波数帯域は超短波（ＶＨＦ）帯域の約２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数を含む、請求項１７に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項２０】
前記高い周波数帯域はＬ帯において周波数を含む、請求項１７に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項２１】
前記第１周波数はＬ周波数帯域において約１．４５ＧＨｚである、請求項１７に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項２２】
前記スイッチはＰＩＮダイオードを含む、請求項１７に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項２３】
マルチバンドアンテナを設計する方法であって、
放射構造の誘電体装荷をもたらすのに有効な誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子を設けるステップと、
前記アンテナ素子に電気的に結合され、高い周波数帯域で共振周波数を達成するためにアンテナ素子を同調させるように動作する同調回路を設けるステップと、
前記アンテナ素子の共振周波数を低い周波数帯域の周波数に低下させるために前記アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路を設けることによって前記誤同調アンテナ素子を補償するステップと、
前記アンテナ素子および前記同調回路に電気的に接続され、前記同調回路を迂回するように動作し、それによって前記アンテナ素子が前記高い周波数帯域の前記共振周波数で共振することを可能にするスイッチを設けるステップと
を含む方法。
【請求項２４】
前記低い周波数帯域は極超短波（ＵＨＦ）帯域の約４７０ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚの周波数を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記低い周波数帯域は超短波（ＶＨＦ）帯域の約２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記高い周波数帯域はＬ帯において周波数を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１周波数はＬ周波数帯域において約１．４５ＧＨｚである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記スイッチはＰＩＮダイオードを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
所望の周波数帯域の同調可能範囲を提供するアンテナであって、
放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であって、その共振周波数が前記所望の周波数帯域の上端にあるアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、前記アンテナ素子の共振周波数を前記共振周波数より低い周波数に低下させるように動作する同調回路と
を備えるアンテナ。
【請求項３０】
基地局との間で送波を送受信するように動作するトランシーバと、
放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であってその共振周波数が所望の周波数帯域より実質的に高いアンテナ素子、および前記アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって前記アンテナ素子の共振周波数を前記所望の周波数帯域内の周波数に低下させるように動作する同調回路を備えたアンテナシステムに電気的に結合され、該アンテナシステムから前記所望の周波数帯域の信号を受信するように動作する第２無線電信機と、
前記第２無線電信機からデータを受信しかつ前記トランシーバとの間でデータを送受信するように動作するプロセッサと
を備えたモバイル通信装置。
【請求項３１】
前記所望の周波数帯域は極超短波（ＵＨＦ）帯域の約４７０ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚの周波数を含む、請求項３０に記載のモバイル通信装置。
【請求項３２】
前記所望の周波数帯域は超短波（ＶＨＦ）帯域の約２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数を含む、請求項３０に記載のモバイル通信装置。
【請求項３３】
前記アンテナ素子および前記同調回路に電気的に結合されたスイッチであって、前記同調回路を迂回するように動作し、それによって前記アンテナ素子が前記所望の周波数帯域より実質的に高い共振周波数で共振することを可能にするスイッチをさらに備える、請求項３０に記載のモバイル通信装置。
【請求項３４】
前記共振周波数はＬ帯において周波数を含む、請求項３３に記載のモバイル通信装置。
【請求項３５】
前記共振周波数は約１．４５ＧＨｚである、請求項３３に記載のモバイル通信装置。
【請求項３６】
所望より著しく高い第１周波数に同調された誘電体装荷アンテナ素子と、
前記アンテナ素子に電気的に結合され、前記アンテナ素子の周波数オフセットを補償するように動作し、それによって所望のより低い周波数帯域をカバーするように前記アンテナ素子の共振周波数をシフトする同調回路と
を備えたアンテナシステム。
【請求項３７】
前記アンテナ素子は、誘電体セラミック組成を含む基板上に構成される、請求項３６に記載のアンテナシステム。
【請求項３８】
前記所望の周波数帯域は極超短波（ＵＨＦ）帯域の約４７０ＭＨｚ〜８６０ＭＨｚの周波数を含む、請求項３６に記載のアンテナシステム。
【請求項３９】
前記所望の周波数帯域は超短波（ＶＨＦ）帯域の約２００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数を含む、請求項３６に記載のアンテナシステム。
【請求項４０】
前記アンテナ素子および前記同調回路に電気的に結合されたバイパススイッチであって、前記同調回路を迂回するように動作し、それによって前記アンテナ素子が前記高い第１周波数で共振することを可能にするバイパススイッチをさらに備える、請求項３６に記載のアンテナシステム。
【請求項４１】
前記バイパススイッチはＰＩＮダイオードを含む、請求項４０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】
本発明は、一般的にアンテナ回路およびシステムに関し、さらに詳しくは、ＶＨＦ‐ＵＨＦ周波数帯用の小型の副共振マルチバンド・アンテナ・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータおよび特にハンドヘルドまたはモバイル電子装置の使用が急速に増加し続けているので、無線接続を介して接続される周辺機器およびシステムに対する需要が増大し続けている。無線アプリケーションの数は現在、セキュリティアラーム、ネットワーキング、パーソナルコンピューティング、データ通信、テレフォニ、およびコンピュータセキュリティのような領域で非常に急速に増加しつつある。
【０００３】
無線通信は現在、超音波、ＩＲ、およびＲＦのような多くの形態を取ることができる。ＲＦ通信の場合、無線送信器、受信器、およびトランシーバは、電気ＲＦ信号と電磁波との間の変換のために１つ以上のアンテナ素子を使用する。送信中にアンテナは放射体として働き、電磁波を発生する。受信中にアンテナは吸収体として働き、電磁波を受信する。
【０００４】
アンテナは、電磁波の１種である電波を送信および／または受信するように設計されたトランスデューサである。アンテナは、ＲＦ電流を電磁波に変換しかつ電磁波をＲＦ電流に変換するように機能する。アンテナは、ラジオおよびテレビ放送、２地点間無線通信、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、広帯域無線アクセス（ＢＷＡ）、レーダ、ならびに宇宙探査のようなシステムで使用される。
【０００５】
アンテナは典型的には、交流電圧の印加および関連する交流電流に応答して放射電磁界を発生する、導電体の配列を含む。電磁界に置かれると、電磁界はアンテナに交流電流を誘起し、その端子間に電圧が発生する。
【０００６】
アンテナは、定められた共振周波数および帯域幅を有する電気素子である。アンテナの共振周波数は、アンテナの電気長（すなわちワイヤの物理長をその速度係数で割ったもの）に関係する。典型的には、アンテナは特定の周波数に対して同調され、通常は共振周波数を中心とする周波数範囲に対して有効である。しかし、アンテナの他の特性（特に放射パターンおよびインピーダンス）は、周波数によって変化する。
【０００７】
通信およびコンピューティング装置製造者は、電子部品を小型化する現在進行中の課題を抱えている。この課題は、アンテナの物理的寸法が部品の性能に強く結びついている、アンテナ設計にも当てはまる。通信装置の物理的サイズが縮小されるにつれて、製造者はアンテナシステムのサイズも縮小することを余儀なくされる。
【０００８】
部品の小型化が不可欠である１つのそのような分野は、デジタルビデオ放送である。デジタルビデオ放送地上（ＤＶＢ‐Ｔ）は地上デジタルテレビジョンの放送送信の標準である。このシステムは、ＯＦＤＭ変調と連接チャネル符号化（すなわちＣＯＦＤＭ）を用いて圧縮デジタル・オーディオ／ビデオ・ストリームを送信する。ＤＶＢ‐Ｔは、主としてデジタルテレビ放送に採用されている。ＯＦＤＭを用いて広帯域デジタル信号は多数の低速デジタルストリームに分割され、それらは全て１組の狭い間隔の隣接搬送周波数で送信される。
【０００９】
デジタルビデオ放送ハンドヘルド（ＤＶＢ‐Ｈ）は、放送サービスをモバイルハンドセットに提供するためのモバイルＴＶフォーマット仕様である。ＤＶＢ‐Ｈ技術は、ハンドヘルド電池式受信器の特定の要件を満たすように追加的特徴を持つ、地上デジタルテレビジョン用のＤＶＢ‐Ｔシステムのスーパーセットである。
【００１０】
ＭｅｄｉａＦＬＯ（順方向リンクのみ）は、データを携帯電話機およびＰＤＡのような携帯装置に同報通信するために、Ｑｕａｌｃｏｍｍ社によって紹介された技術である。同報通信データは、複数の実時間オーディオおよびビデオ・ストリーム、個別の非実時間ビデオおよびオーディオ「クリップ」のみならず、株価情報、スポーツのスコア、および気象情報のようなＩＰ  Ｄａｔａｃａｓｔアプリケーション・データをも含むことができる。ＭｅｄｉａＦＬＯのデータ伝送路は、塔から装置へ１方向である。ＭｅｄｉａＦＬＯシステムは、現在のセルラネットワークで使用される周波数とは離れた周波数でデータを伝送する。米国では、ＭｅｄｉａＦＬＯシステムは、以前ＵＨＦ  ＴＶチャネル５５に割り当てられていた周波数スペクトル７１６〜７２２ＭＨｚを使用する。
【００１１】
追加のデジタルビデオ規格は、例えば韓国のＴ‐ＤＭＢ規格および欧州のＤＶＢ−Ｈ規格を含む。
【００１２】
極超短波（ＵＨＦ）は、主として約４７４ＭＨｚから８６２ＭＨｚの間でテレビ放送に使用される周波数帯域である。超短波（ＶＨＦ）は、約２００から３００ＭＨｚの間のより低い帯域である。最近まで、ほとんどのＵＨＦテレビ送信は衛星まで（ラビットイヤまでも）アナログであった（すなわち遍在する高利得八木屋根アンテナまたは「ラビットイヤ」アンテナ）。送信および受信は両方とも静止であり、ユーザがアンテナを最も近い送信機に向けて、比較的良好なリンクを得ることが可能であった。しかし、アナログ送信はまもなく、米国では２００９年２月に廃止される。アナログ送信が周波数について効率的でないことから生じるスペクトルの混雑のため、古いアナログ送信は、デジタル放送にとって代わられる。
【００１３】
典型的には、アンテナは特定の周波数帯域用に設計される。アンテナは、アンテナが受信することになっている放射の波長に関係付けられる。かなり効率的なアンテナはλ／２で構成することができる。λ／４のモノポール型アンテナは低効率であるが作動する。λ／４アンテナは、モバイル通信装置のようなハンドヘルド装置、例えばセルフォンに使用される最も普及しているタイプである。フルλアンテナは関心周波数では長すぎるので、実用的でない。例えば３０ＭＨｚの１λアンテナの長さは１０メートルである。
【００１４】
したがって、最小限の物理的寸法を有しつつ、所望の周波数帯域をカバーすることのできるアンテナシステムを持つことが望ましい。小型アンテナは、物理的サイズの増大を必要とすることなく、複数の周波数帯域をカバーすることが好ましい。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、先行技術のアンテナシステムの不利点および欠点を克服する、ＶＨＦおよびＵＨＦ周波数帯域の送信を受信するための新規なアンテナシステムである。本発明のアンテナシステムは、モバイル装置におけるＵＨＦ受信用の小型アンテナを提供するのに特に適している。本発明の小型アンテナシステムは、デジタルビデオ放送送信を受信するように設計された装置のような、低コストで小さい形状因子のモバイル装置の実現を可能にする。
【００１６】
所望の帯域カバレッジおよび小型サイズを達成するために、本発明のアンテナシステムは、次の３つの技術の組合せを利用する。（１）高い誘電率のセラミック基板を用いた誘電体装荷の使用、（２）副共振設計アンテナ、すなわち誘電体を装荷し、所望より著しく高い周波数（または所望の周波数帯域の上端の周波数）に同調したアンテナ、および（３）所望の周波数帯域（例えばＶＨＦまたはＵＨＦ帯）全体をカバーできるようにプログラム可能な同調回路であって、アンテナの周波数オフセットを補償し、それによってＵＨＦ帯全体をカバーするように共振周波数をシフトする同調回路の使用。
【００１７】
こうしてアンテナ素子は、所望より高い周波数を放射するように設計される。アンテナは、関心周波数を放射するには小さすぎるように意図的に設計される。アンテナ素子は、同調回路の一部として受動（または能動）リアクタンス部品を使用して、所望のより低い周波数に「強制的に」同調させられる。不利点は、アンテナ効率が低下することである。したがって、アンテナのサイズと効率との間にトレードオフが存在する。
【００１８】
アンテナシステムはまた、任意のマルチバンド動作をも提供する。マルチバンド動作において、アンテナは、帯域間の切替えにバイパススイッチを利用して、少なくとも２つの異なる周波数帯域に同調することができる。アンテナ素子はすでに所望より高い共振周波数に同調されているので、スイッチは、アンテナ素子を（１）同調回路無しの第１受信器（すなわち高周波同調）または（２）同調回路付きの第２受信器（すなわち低周波同調）のいずれかに接続するように動作する。
【００１９】
本発明のアンテナシステムの１つの用途は、ＰＤＡ、セルフォン等のようなモバイルおよびハンドヘルド装置に存する。本発明のアンテナ同調回路は、セルラ信号の受信／送信、ＦＭ受信器回路、テレビ信号受信器回路、ＧＰＳ受信器回路、または任意の他の受信モード用途（すなわちトランシーバまたは受信専用）に使用することができる。
【００２０】
本発明のアンテナシステムの使用は、以下を含む多くの利点をもたらす。（１）所望の周波数帯域（例えばＶＨＦ、ＵＨＦ、Ｌ帯等）全体をカバーする能力、（２）アンテナシステムを小さい形状因子の無線モバイル装置に適合させることを可能にする小型サイズの物理的寸法、（３）バイパススイッチおよび適切なアンテナ素子ならびに同調回路設計を利用して、複数の周波数帯域に同調させる能力。
【００２１】
本書に記載する本発明の幾つかの態様は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、もしくは他の集積回路（ＩＣ）に組み込まれたソフトコア実現ＨＤＬ回路として、機能的に同等の個別ハードウェア部品として、構成することができることに注目されたい。
【００２２】
したがって、本発明では、放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体セラミック材から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であって、その共振周波数が所望の周波数帯域より高いアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、アンテナ素子の共振周波数を所望の周波数帯域内の周波数まで低下させるように動作する同調回路とを備え、所望の周波数帯域の同調可能範囲を提供するアンテナを提供する。
【００２３】
本発明ではまた、所望の周波数帯域にわたって同調可能なアンテナを設計する方法であって、放射構造の誘電体装荷をもたらすのに有効な誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子を設けるステップと、所望より実質的に高い共振周波数を達成するようにアンテナ素子を同調させるステップと、アンテナ素子を所望の周波数帯域内の周波数に同調させるためにアンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路を設けることによって誤同調アンテナ素子を補償するステップとを含む方法を提供する。
【００２４】
本発明ではさらに、放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であって、高い周波数帯域の第１周波数で共振するように動作するアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、アンテナ素子の共振周波数を低い周波数帯域の第２周波数に低下させるように動作する同調回路と、アンテナ素子および同調回路に電気的に結合されたスイッチであって、同調回路を迂回するように動作し、それによってアンテナ素子が高い周波数帯域の第１周波数で共振することを可能にするスイッチとを備えた、マルチバンドアンテナを提供する。
【００２５】
また本発明では、放射構造の誘電体装荷をもたらすのに有効な誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子を設けるステップと、アンテナ素子に電気的に結合され、高い周波数帯域で共振周波数を達成するためにアンテナ素子を同調させるように動作する同調回路を設けるステップと、アンテナ素子の共振周波数を低い周波数帯域の周波数に低下させるためにアンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路を設けることによって誤同調アンテナ素子を補償するステップと、アンテナ素子および同調回路に電気的に接続され、同調回路を迂回するように動作し、それによってアンテナ素子が高い周波数帯域の共振周波数で共振することを可能にするスイッチを設けるステップとを含む、マルチバンドアンテナを設計する方法をも提供する。
【００２６】
さらに本発明では、放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であって、その共振周波数が所望の周波数帯域の上端にあるアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、アンテナ素子の共振周波数を共振周波数より低い周波数に低下させるように動作する同調回路とを備え、所望の周波数帯域の同調可能範囲を提供するアンテナを提供する。
【００２７】
本発明ではまた、基地局との間で送波を送受信するように動作するトランシーバと、放射構造の誘電体装荷をもたらす誘電体材料から作られた基板上に配置された放射構造を含むアンテナ素子であってその共振周波数が所望の周波数帯域より実質的に高いアンテナ素子、およびアンテナ素子に電気的に結合された可変リアクタンス同調回路であって、アンテナ素子の共振周波数を所望の周波数帯域内の周波数に低下させるように動作する同調回路を備えたアンテナシステムに電気的に結合され、該アンテナシステムから所望の周波数帯域の信号を受信するように動作する第２無線電信機と、第２無線電信機からデータを受信しかつトランシーバとの間でデータを送受信するように動作するプロセッサとを備えたモバイル通信装置をも提供する。
【００２８】
さらに、本発明では、所望より実質的に高い第１周波数に同調された誘電体装荷アンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に結合され、アンテナ素子の周波数オフセットを補償するように動作し、それによって所望のより低い周波数帯域をカバーするようにアンテナ素子の共振周波数をシフトする同調回路とを備えたアンテナシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明についてここで、単なる実施例として添付の図面を参照しながら説明する。
【００３０】
【図１】例示的アンテナ素子の設置面積；および機械的寸法を示す略図。
【００３１】
【図２】例示的アンテナ素子のピーク利得対周波数を示すグラフ。
【００３２】
【図３】例示的アンテナ素子の３Ｄ放射パターンを示す略図。
【００３３】
【図４】例示的アンテナ素子の５００ＭＨｚにおけるＹＺ面の測定放射パターンを示すグラフ。
【００３４】
【図５】例示的アンテナ素子の６００ＭＨｚにおけるＹＺ面の測定放射パターンを示すグラフ。
【００３５】
【図６】例示的アンテナ素子の７００ＭＨｚにおけるＹＺ面の測定放射パターンを示すグラフ。
【００３６】
【図７】例示的アンテナ素子の８００ＭＨｚにおけるＹＺ面の測定放射パターンを示すグラフ。
【００３７】
【図８】セラミック基板上に設置された３ｃｍモノポールアンテナの模擬インピーダンスを示すグラフ。
【００３８】
【図９】単一直列インダクタを用いて８５０ＭＨｚに同調した３ｃｍモノポールアンテナのＳ１１応答を示すグラフ。
【００３９】
【図１０】直列接続同調素子を有するアンテナ同調回路の第１の例示的実施形態を示す略図。
【００４０】
【図１１】直列接続同調素子および並列接続同調素子の組合せを有するアンテナ同調回路の第２の例示的実施形態を示す略図。
【００４１】
【図１２】バイパススイッチを組み込んだ第１の例示的マルチバンド・アンテナ・システムを示すブロック図。
【００４２】
【図１３】バイパススイッチを組み込んだ第２の例示的マルチバンド・アンテナ・システムを示すブロック図。
【００４３】
【図１４】バイパススイッチを組み込んだ第３の例示的マルチバンド・アンテナ・システムを示すブロック図。
【００４４】
【図１５】誘電体セラミック材の幾つかの例の誘電率および誘電損失を示すチャート。
【００４５】
【図１６】セラミック誘電体配合物により形成されたＵＨＦアンテナの第１の例示的実施形態を示すブロック図。
【００４６】
【図１７】セラミック誘電体配合物により形成されたＵＨＦアンテナの第２の例示的実施形態を示すブロック図。
【００４７】
【図１８】本発明のマルチバンド・アンテナ・システムを組み込んだ移動局を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本書全体で使用される表記法
以下の表記法は、本書全体を通して使用される。
2011525317.tif 000003
2011525317.tif 000004
【００４９】
本発明は、先行技術のアンテナシステムの不利点および欠点を克服する、ＶＨＦおよびＵＨＦ周波数帯域の送信を受信するための新規なアンテナシステムである。本発明のアンテナシステムは特に、モバイル装置にＵＨＦ受信用の小型アンテナを設けるのに適している。本発明の小型アンテナシステムは、デジタルビデオ放送送信を受信するように設計された装置のような、低コストで小さい形状因子のモバイル装置の実現を可能にする。
【００５０】
所望の帯域カバレッジおよび小型サイズを達成するために、本発明のアンテナシステムは、次の３つの技術の組合せを利用する。（１）高い誘電率のセラミック基板を用いた誘電体装荷の使用、（２）副共振設計アンテナ、すなわち誘電体を装荷し、所望より著しく高い周波数に同調したアンテナ、および（３）所望の周波数帯域（例えばＶＨＦまたはＵＨＦ帯）全体をカバーできるようにプログラム可能な同調回路であって、アンテナの周波数オフセットを補償し、それによってＵＨＦ帯全体をカバーするように共振周波数をシフトする同調回路の使用。
【００５１】
こうしてアンテナ素子は、所望より高い周波数を放射するように設計される。アンテナは、関心周波数を放射するには小さすぎるように意図的に設計される。アンテナ素子は、同調回路の一部として受動（または能動）リアクタンス部品を使用して、所望のより低い周波数に「強制的に」同調させられる。不利点は、アンテナ効率が低下することである。したがって、アンテナのサイズと効率との間にトレードオフが存在する。
【００５２】
アンテナシステムはまた、任意のマルチバンド動作をも提供する。マルチバンド動作において、アンテナは、帯域間の切替えにバイパススイッチを利用して、少なくとも２つの異なる周波数帯域に同調することができる。アンテナ素子はすでに所望より高い共振周波数に同調されているので、スイッチは、アンテナ素子を（１）同調回路無しの第１受信器（すなわち高周波同調）または（２）同調回路付きの第２受信器（すなわち低周波同調）のいずれかに接続するように動作する。
【００５３】
本発明のアンテナシステムの１つの用途は、ＰＤＡ、セルフォン等のようなモバイルおよびハンドヘルド装置に存する。本発明のアンテナ同調回路は、セルラ信号の受信／送信、ＦＭ受信器回路、テレビ信号受信器回路、ＧＰＳ受信器回路、または任意の他の受信モード用途（すなわちトランシーバまたは受信専用）に使用することができる。
【００５４】
本発明のマルチバンド・アンテナ・システムはマルチメディアプレーヤ、セルラフォン、ＰＤＡ、ＤＳＬモデム、ＷＰＡＮ装置等のような多くの種類の無線通信装置に組み込むことができるが、適用例はモバイル通信装置の文脈で提示する。しかし、提示する適用例および実施形態に本発明を限定する意図は無い。当業者が本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明の原理を、当業界で周知の多くの他の種類の通信システムに適用することができることは理解される。加えて、本発明の原理は他の無線または有線標準に適用することができ、ＶＨＦまたはＵＨＦ周波数帯域の小型アンテナを設ける必要があるところはどこでも適用可能である。
【００５５】
本書全体を通して、通信装置という用語は、媒体を介してデータを送信、受信、または送受信するように適応された任意の装置または機構と定義される。通信トランシーバまたは通信装置という用語は、媒体を介してデータを送受信するように適応された装置または機器と定義される。通信装置または通信トランシーバは、無線または有線媒体を含め任意の適切な媒体を通して通信するように適応される。無線媒体の例はＲＦ、赤外線、光、マイクロ波、ＵＷＢ、ブルートゥース、ＷｉＭＡＸ、ＷｉＭｅｄｉａ、ＷｉＦｉ、または任意の他の高帯域媒体等を含む。有線媒体の例はツイストペア、同軸、光ファイバ、任意の有線インタフェース（例えばＵＳＢ、ファイヤワイヤ、イーサネット（登録商標）等）を含む。イーサネット（登録商標）ネットワークという用語は、１０Ｂａｓｅ‐Ｔ、１００Ｂａｓｅ‐Ｔ、または１０００Ｂａｓｅ‐Ｔ  ｏｖｅｒ遮蔽または非遮蔽ツイストペア配線を含むがそれらに限らずＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）規格のいずれかと互換可能なネットワークと定義される。通信チャネル、通信リンク、および通信ケーブルという用語は、相互交換可能に用いられる。
【００５６】
マルチメディアプレーヤまたはマルチメディア装置という用語は、ディスプレイスクリーンと、オーディオ（例えばＭＰ３、ＷＭＡ等）、ビデオ（ＡＶＩ、ＭＰＧ、ＷＭＶ等）、および／または画像（ＪＰＧ、ＢＭＰ等）を再生することのできるユーザ入力手段とを有する任意の装置と定義される。ユーザ入力手段は典型的には１つ以上の手動操作スイッチ、ボタン、ホイール、または他のユーザ入力手段から形成される。マルチメディア装置の例は、ポケットサイズのパーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、パーソナル・メディア・プレーヤ／レコーダ、携帯電話機、ハンドヘルド装置等を含む。
【００５７】
アンテナ素子という用語は、電磁放射を受信しかつそこから電子信号を生成することのできる実放射素子を指すことを意図される。それはまた、典型的にはアンテナ素子とは分離した同調回路を必ずしも含まない。１実施形態では、アンテナ素子はチップアンテナを備える。
【００５８】
従来のアンテナの大多数は、それらの設計の一部として、アンテナを同調させるように機能するスタブおよびトレースのような分散素子を含むことが注目される。これらのタイプの同調素子は分散素子と考えられるが、本発明の同調回路の素子は集中素子と考えられる。例えば、本発明の同調回路を構成する素子は、ＰＣＢ組立体上に構築された個別部品（すなわちインダクタ、コンデンサ）を含むかもしれない。
【００５９】
アンテナシステム
本発明は、ＶＨＦおよびＵＨＦ周波数帯域の電磁放射を受信／送信するのに適した小型のマルチバンド・アンテナ・システムである。該アンテナシステムはシングルバンドおよびマルチバンド両方の実施形態を含む。シングルバンドの実施形態は、例えばＶＨＦおよびＵＨＦ周波数帯域に適用可能である。マルチバンドの実施形態は、例えばＶＨＦ、ＵＨＦ、およびＬ周波数帯域に適用可能である。アンテナシステムは、誘導体装荷、副共振アンテナ設計、および同調回路を含む技術の組合せによって比較的小型サイズを達成する。
【００６０】
ＵＨＦ周波数帯域はマイクロ波周波数上からＶＨＦ周波数下の間に位置する。この独特な位置のため、典型的ＵＨＦ帯波長は充分に短いので誘電体装荷が可能になるが、同時に周波数は充分に低いので、リアクタンス素子をそれらの自己共振周波数より低い周波数で使用して効果的な補償が可能になる。該アンテナシステムはこれを利用して、ＶＨＦ／ＵＨＦ周波数帯域で使用するのに適した小型アンテナを提供する。こうして、本書に提示する新規なアンテナ解決策は、誘電体装荷およびリアクタンス補償の両方を利用して、ＵＨＦ帯（４７０〜８６０ＭＨｚ）およびＶＨＦ帯（２００〜３００ＭＨｚ）の電磁放射を受信／送信するための小型アンテナシステムを達成する。該アンテナシステムの用途は例えば携帯電話機、ポータブルマルチメディア装置、ノートブック、およびアクセサリカードを含む。
【００６１】
該アンテナシステムは、２つの基本的構成部品を含む。第１構成部品は、誘電体装荷の使用によって小型化されたアンテナ素子である。アンテナ素子は所望より実質的に高い周波数に同調され（すなわち副共振）、それによってそのサイズの顕著な低減がさらに可能になる。第２構成部品は、意図的に誤同調されたアンテナ素子を補償するように設計された能動広帯域デジタル同調回路である。該同調回路はまた、比較的広い所望の周波数範囲のカバレッジをも可能にする。１実施形態では、アンテナは、必ずしも望ましい周波数帯域より高い周波数ではなく、望ましい周波数帯域の上端の周波数で共振するように設計されることに注目されたい。次いでアンテナは、同調回路を介して、より低い所望の周波数に同調される。
【００６２】
例示的アンテナ素子設置面積および機械的寸法を表わす略図を図１に示す。全般的に符号１０で示されるアンテナ素子は、セラミック基板上に配置された１つ以上の平面状導電層を含む。例示的実施形態では、アンテナ素子は、イスラエル国Ｍｉｇｄａｌ  Ｈａ′ｅｍｅｋのＶｉｓｈａｙ  Ｉｎｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．によって製造されたモバイル装置用の市販のＲＦＷ８０２１型チップアンテナのような多層セラミック・チップ・アンテナを含む。このチップアンテナは、モバイル装置のＵＨＦ帯のＴＶ受信用に設計された、小さい形状因子の高性能チップアンテナである。それはモバイルＴＶ装置の製造者が、大きい外部アンテナの不利益無しに、高品質製品を設計することを可能にする。該アンテナは、小さい輪郭を維持しながらモバイルおよびポータブルＤＶＢ‐Ｔ／Ｈ無線アクセスインタフェース（ＭＢＲＡＩ）規格の順守を可能にする、以下で詳述するセラミック誘電体を利用する。本発明では多くの他のアンテナ素子を使用することができるので、本書に提示する例示的チップアンテナに本発明を限定する意図は無いことに留意されたい。
【００６３】
誘電体装荷を用いるアンテナの小型化
誘電体装荷は、アンテナのサイズを縮小するための技術である。この技術は、次の方程式に従って光の速度を低下させることによって波長を短くするように働く。
2011525317.tif 000005
ここで、
λは波長を表わし、
ｆは周波数を表わし、
εは誘電率を表わし、
μは透磁率を表わす。
【００６４】
誘電体素子は空気中の波長より著しく小さいので、理論的短縮の全てを得ることができるわけではないことに注目されたい。それでもなお、誘電体装荷の効果はアンテナシステムで有利に使用される。さらに、基板の透磁率の値を高めることによって、さらなる小型化を達成できることに注目されたい。
【００６５】
通常、アンテナの波長は受信器の要件によって決定される。周波数はアンテナの要件であるので、制御することができない。アンテナの設計ならびに周波数および波長を前提として、波長は高誘電性材料を使用して低減することができる。所与の周波数で依然として動作する小さいアンテナは、アンテナの誘電率を高めることによって得られる。透磁率のような、波長に影響する他のパラメータが存在することに注目されたい。透磁率の高い基板を使用して、高誘電性材料を使用するのと同じ効果が達成される。
【００６６】
副共振アンテナの設計
上記方程式１から、アンテナの小型化はアンテナをより高い周波数に同調させることによって達成することもできることが分かる。しかし、固有振動周波数より低い周波数で動作するアンテナ（すなわち副共振するアンテナ）は、主にアンテナと接続された送信器／受信器との間のインピーダンス不整合のため低効率を免れない。
【００６７】
本発明は、次の２つの設計原理を利用することによって、このインピーダンス不整合を利点に転換する。
１．アンテナのインピーダンスの実部は、共振時にその最大値に達する。アンテナのパラメータを注意深く操作することによって、アンテナは所望より高い周波数で共振する一方で、所望の周波数帯域内では５０オームの実部インピーダンスを示すように適応させることができる。共振自体がより高い周波数で発生するという事実のため、インピーダンスの実部の傾きは、所望の帯域内では比較的ゆっくりと変化する。これを図８に示す。図中、トレース３２はインピーダンスの実部であり、２つの垂直矢印によって表わされるＵＨＦ周波数帯域内はでゆっくりと変化する。
２．インピーダンスの虚部は同調回路を用いて打ち消すことができる。（１）誘電体装荷を利用し、かつ（２）アンテナ素子を意図的により高い周波数に同調させて、アンテナを小型化しながら、同調回路を使用することで、アンテナを所望の周波数に同調させることが可能になる。
【００６８】
同調回路
アンテナ同調回路は、ソースとの間の最大限の電力伝送のためにアンテナのインピーダンスを整合する、インピーダンス整合回路網として機能する。同調回路を利用して、周波数はシフトされ、それによって所望の周波数帯域全体をカバーする。インピーダンスの虚部は、所望の周波数帯域内では正（すなわち容量性）または負（すなわち誘導性）のいずれかとすることができる。虚部インピーダンスは、１つ以上の受動リアクタンス部品を加えることによって打ち消すことができる。ひとたび虚部が打ち消されると、５０オームになるように適応された実部だけが残る。こうして、アンテナは所望の周波数時に５０オームに同調される。本発明と共に使用するのに適した幾つかの例示的アンテナ同調回路を以下に提示する。
【００６９】
アンテナは、分路リアクタンス素子を用いて実部および虚部インピーダンスの両方を操作して、所望する任意のインピーダンスに同調させることができることに注目することが重要である。本発明の原理は、所望の周波数帯域で所望する任意のインピーダンスを達成するように構成された同調回路が直列および／または並列リアクタンス素子の組合せとして構築される、多くのアンテナシステムに適用することができることが理解される。
【００７０】
アンテナはこうして任意のポイントに同調され、それによって比較的狭帯域のアンテナが形成される。しかし、インピーダンスの実部は目標周波数帯域内部でゆっくりと変化するため、アンテナは、幾つかの受動リアクタンス部品の間で切り替えることによって、異なるポイントに同調させることができる。
【００７１】
本発明によると、３つの技術すなわち（１）誘電体装荷を利用する技術、（２）必要な周波数より著しく高い周波数で共振するアンテナを設計する技術、および（３）能動同調回路を利用する技術により、小さい形状因子を有する電磁放射を送信および／または受信するためのシステムを構築することができる。本発明の技術は多くの周波数に適用することができるが、ＶＨＦ帯（２００〜３００ＭＨｚ）および隣接するＵＨＦ帯（４７０〜８６０ＭＨｚ）での使用に特に適用可能である。
【００７２】
例示的アンテナの性能
上述した例示的チップの性能をこれから提示する。アンテナの放射特性は、地板寸法および使用するインピーダンス整合回路網をはじめ、幾つかの因子によって影響される。４チャネル能動デジタル同調回路を利用して、後で提示するアンテナパラメータを測定した。使用した地板の寸法は約４０×８０ｍｍである。
【００７３】
例示的アンテナ素子のＵＨＦ帯全体の周波数に対するピーク利得を示すグラフを図２に示す。比較のために、ピーク利得をＭＢＲＡＩ規格要件と共に示す。実線トレース２０は測定ピーク利得を表わし、破線トレース２２はＭＢＲＡＩ規格を表わす。
【００７４】
例示的アンテナ素子の３Ｄ放射パターンを例証する略図を図３に示す。図３で定義したＹＺ面における例示的アンテナ素子の５００、６００、７００、および８００ＭＨｚ時の測定放射パターンを表わすグラフをそれぞれ図４、５、６、および７に示す。Ｚ軸に零度が定義され、反時計回りに上昇していくことに注目されたい。
【００７５】
例示的アンテナシステム
この解説的実施例では、ＵＨＦ周波数範囲４７０〜８６０ＭＨｚのＴＶ放送を受信するための小型システムを説明する。本発明によると、アンテナは、１００より著しく高い誘電率を持つセラミック基板を使用することによって達成される誘電体装荷を利用する。アンテナがその上に製作されるＦＲ４プリント基板（ＰＣＢ）の誘電率と組合せて、１０の有効測定誘電率が得られる。
【００７６】
長さ３ｃｍの１／４波長モノポール放射素子をセラミック基板上に製作した。該アンテナ素子は１ＧＨｚに近い周波数で共振する。この形状構成で、放射素子の固有振動は所望の周波数帯域（すなわちＵＦＨ帯）の上限より著しく高い。
【００７７】
自由空間で６００ＭＨｚで共振するように設計された１／４波長モノポールアンテナは通常、長さ１３ｃｍになることに注目することが重要である。したがって、誘電体装荷は、意図的にアンテナをより高い周波数に設計することと組み合わせることにより、そうでない場合に可能になるサイズの約４分の１のアンテナをもたらす。
【００７８】
セラミック基板上に設置された３ｃｍモノポールアンテナの模擬インピーダンスを例証するグラフを図８に示す。破線３４は一定な５０オームを表わし、トレース３２はインピーダンスの実部を提示する一方、トレース３０はインピーダンスの虚部を表わす。インピーダンスの実部（トレース３２）は、関心帯域（例えば垂直矢印によって線引きされたＵＨＦ）内では上端（すなわち８６０ＭＨｚ）の約３０オームから下端（すなわち４７０ＭＨｚ）の１０オームまで比較的ゆっくりと変化する。インピーダンスの虚部（トレース３０）は帯域全体を通して正に維持され、上端の１００オームから下端の１０オームまで変動する。
【００７９】
アンテナは、以下でさらに詳述する受動（または能動）リアクタンス部品を用いて、ＵＨＦ帯域内の特定の周波数に同調される。実施例として、アンテナ素子と直列に配置された単一のインダクタは、アンテナをＵＨＦ帯域内の任意の周波数に同調させることができる。しかし、結果的に得られるアンテナは比較的狭帯域である。単一の直列インダクタを用いて８５０ＭＨｚに同調した３ｃｍモノポールアンテナの模擬Ｓ１１応答を表わすグラフを図９に示す。
【００８０】
アンテナ同調回路
アンテナ用の同調回路は基本的に、リアクタンスインダクタ、コンデンサ、および可変コンデンサ（すなわちバリキャップ）に基づく、理想的には無損失のリアクタンス回路網である。同調回路は、ソースとの間の最大限の電力伝送のためにアンテナのインピーダンスを整合させる、インピーダンス整合回路網として機能する。
【００８１】
同調回路を利用して周波数はシフトされ、それによって所望の周波数帯域全体をカバーする。そのような同調回路は多くの方法で実現することができ、アンテナシステムで使用される特定の同調回路は本発明の動作にとって緊要というものではないことに注目されたい。本発明で使用するのに適した同調回路の１例は、「Ａｎｔｅｎｎａ  ｗｉｔｈ  Ｐ．Ｉ．Ｎ．  ｄｉｏｄｅ  ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｔｕｎｉｎｇ  ｉｎｄｕｃｔｏｒｓ」と称するＣｏｏｐｅｒの米国特許第４５６４８４３号に記載されており、その内容全体を参照によって本書に援用する。本発明で使用するのに適した追加の同調回路例は、「Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ａｎｔｅｎｎａ  ｔｕｎｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」と称する米国特許出願第１１／７５９５９４号に記載されており、その内容全体を参照によって本書に援用する。そこに記載されている幾つかの同調回路を以下に提示する。
【００８２】
第１の例示的アンテナ同調回路
直列に接続された同調素子を有する、本発明のアンテナシステムに使用するのに適したアンテナ同調回路の第１例を例証する略図を図１０に示す。全般的に符号１３０で示される回路は、アンテナ素子１３２および同調制御回路１３３に結合された同調回路１３１を含む。アンテナ素子１３２は、上で詳述したようなチップアンテナを含むことができる。同調回路は、インダクタＬ０（１３４）、Ｌ１（１３６）で構成される同調素子を含む２つの直列接続同調段、ＤＣ阻止コンデンサＣ  １３８、１４４、１５９、ＲＦチョークＬ１４６、１４８、１５０、抵抗器Ｒ  １５２、１５４、およびＰＩＮダイオードＤ０（１４０）、Ｄ１（１４２）を含む切替装置を備える。
【００８３】
本発明では、主受信信号経路を流れる信号は、単一ＰＩＮダイオードの使用により単一同調段を短絡させることができるように充分に弱いことを前提とする。例示的回路１３０では、主受信信号経路は直列に接続された２つの同調素子（Ｌ０およびＬ１）を含む。
【００８４】
ＰＩＮダイオードは、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域との間に広幅の非ドープ真性半導体領域を持つダイオードである。ＰＩＮダイオードは、ＲＦおよびマイクロ波周波数でほぼ完全な抵抗器として働く。抵抗はダイオードに印加されるＤＣ電流に依存する。ＰＩＮダイオードの利点は、ダイオードに印加される逆バイアスに関係なくほぼ一定の幅である空乏領域が、ほぼ完全に真性領域内に存在することである。この真性領域を大きくして、電子正孔対が発生できる領域を増大させることができる。
【００８５】
ＰＩＮダイオードのバイアス電流を変化させることにより、そのＲＦ抵抗を迅速に変化させることが可能である。高い周波数でＰＩＮダイオードは抵抗器として現われ、その抵抗はその順方向ＤＣバイアス電流の逆関数である。したがって、動作中に、ＰＩＮダイオードは、２つの動作モードのうちの１つを取ることのできるＲＦ素子である。第１動作モードは、ダイオードが順方向にＤＣバイアスされていないときであり（すなわち零バイアスまたは逆バイアス）、非常に高い容量性ＡＣインピーダンス（すなわち低いキャパシタンス）を呈する。低いキャパシタンスはＲＦ信号の大部分を通さない。第２動作モードでは、ダイオードは順方向にＤＣバイアスされ、非常に低い抵抗性ＡＣインピーダンスを呈する。
【００８６】
ＰＩＮダイオードＤ０およびＤ１を含む２つの切替素子はそれぞれインダクタＬ０およびＬ１に並列に接続される。各々のＰＩＮダイオードは２つの切替状態（すなわち動作モード）、具体的には順バイアスまたは非順バイアス状態を有する。ダイオードを２つの動作モード間で切り替えることによって、インダクタＬ０およびＬ１は個別に短絡される。デジタル制御線Ｃｏｎｔｒｏｌ０  １５８およびＣｏｎｔｒｏｌ１  １５６は同調回路の４つの可能な組合せをもたらす。
【００８７】
例えばデジタル制御信号Ｃｏｎｔｒｏｌ０が高レベルのとき、ダイオードＤ０は順バイアスになる。順バイアス状態のＰＩＮダイオードは、ＲＦ信号に対して非常に低い抵抗を持つ抵抗器とみなすことができる。このダイオードがインダクタＬ０と並列であることを前提として、Ｌ０は効果的に短絡回路に置き換えることができる。したがって、ダイオードＤ０に印加されるＣｏｎｔｒｏｌ０信号電圧が高レベルのとき、Ｌ０は電気的に短絡される。回路の動作ＲＦ周波数時に、ＤＣ阻止コンデンサのインピーダンスは無視できるほど小さいことに注目されたい。同調制御回路１３３は制御信号Ｃｏｎｔｒｏｌ０およびＣｏｎｔｒｏｌ１に適切なＤＣバイアス電圧を提供して、アンテナ同調回路１３１の所望のインピーダンスＺＩＮを生じる。
【００８８】
「Ｃ」（１３８、１４４）と標識されたコンデンサは、ＰＩＮダイオードを直接インダクタと並列に接続することを防止するために、ＡＣ結合装置として使用されることに注目することが重要である。キャパシタンスＣの典型値は、コンデンサをシステムの動作無線周波数で非常に低いインピーダンスとみなすことができるように、充分に高く選択すべきである。
【００８９】
同様に、「Ｌ」と標識されたインダクタは、主受信信号経路からデジタル制御信号へのＲＦ漏洩を防止するために、ＤＣ結合（ＡＣ阻止）器として使用される。インダクタンスＬの典型値は、インダクタをシステムの動作無線周波数で非常に高いインピーダンスとみなすことができるように、充分に高く選択すべきである。
【００９０】
さらに、「Ｒ」と標識された抵抗器は、ＰＩＮダイオードのＤＣバイアス電圧を適切な値に設定するために、電流制限器として使用される。抵抗Ｒの値は、（１）所望の動作ポイントおよび（２）デジタル制御信号によって提供される電圧に応じて選択すべきである。
【００９１】
ＡＣ結合コンデンサＣ、ＡＣ阻止インダクタＬ、および電流制限抵抗器Ｒの値の選択におけるガイドラインとして提供する解説的実施例を下に提示する。
【００９２】
第２の例示的アンテナ同調回路
直列接続同調素子および並列接続同調素子の組合せを有する、本発明のアンテナシステムに使用するのに適したアンテナ同調回路の第２例を例証する略図を図１１に示す。全般的に符号１６０で示される回路は、アンテナ素子１６２および同調制御回路１６３に結合された同調回路１６１を含む。アンテナ素子は、上で詳述したようなチップアンテナを含むことができる。同調回路は、インダクタＬ０（１６４）、コンデンサＣ１（１６６）で構成される同調素子を含む２つの直列接続同調段とインダクタＬ２（１７２）、コンデンサＣ３（１７０）で構成される同調素子を含む２つの並列接続同調段とを含む直列並列組合せで構成された４つの同調段、ＤＣ阻止コンデンサＣ  １８０、１６８、１７８、ＲＦチョークＬ  １８２、１８８、１９２、１９６、２００、抵抗器Ｒ  １８４、１９４、１９８、２０２、およびＰＩＮダイオードＤ０（１８６）、Ｄ１（１９０）、Ｄ２（１７６）、Ｄ３（１７４）を含む切替装置を備える。
【００９３】
この例示的回路１６１では、４つの同調段が直列‐並列の組合せで接続されて主受信信号経路を形成する。同調素子であるインダクタＬ０およびコンデンサＣ１を含む２つの同調段は、直列構成で接続される。同調素子Ｌ０、Ｃ１に直列に接続された対応するＰＩＮダイオードＤ０およびＤ１は、同調制御回路１６３によって提供されるそれぞれの制御信号Ｃｏｎｔｒｏｌ０  ２１２、Ｃｏｎｔｒｏｌ１  ２１０に従って、それぞれの各同調素子を主受信信号経路に取り入れるかそれとも経路から外すかのいずれかに切り替えるスイッチとして働く。
【００９４】
ＰＩＮダイオードＤ０およびＤ１を含む２つの切替素子は、同調素子Ｌ０およびＣ１にそれぞれ並列に接続される。各々のＰＩＮダイオードは２つの切替状態（すなわち動作モード）、具体的には順バイアスまたは非順バイアス状態を有する。ダイオードを２つの動作モード間で切り替えることによって、インダクタＬ０およびコンデンサＣ１は個別に短絡される。
【００９５】
例えばデジタル制御信号Ｃｏｎｔｒｏｌ０が高レベルのとき、ダイオードＤ０は順バイアスになる。順バイアス状態のＰＩＮダイオードは、ＲＦ信号に対して非常に低い抵抗を持つ抵抗器とみなすことができる。このダイオードがインダクタＬ０と並列であることを前提として、Ｌ０は効果的に短絡回路に置き換えることができる。したがって、ダイオードＤ０に印加されるＣｏｎｔｒｏｌ０信号電圧が高レベルのとき、Ｌ０は電気的に短絡される。同様に、ダイオードＤ１に印加されるＣｏｎｔｒｏｌ１信号電圧が高レベルのとき、Ｃ１は電気的に短絡される。
【００９６】
回路はまた、並列構成に接続されかつコンデンサＣ１６８を介して直列組合せに結合された同調素子のインダクタＬ２およびコンデンサＣ３で構成される２つの同調段を含む。Ｌ２およびＣ３は、同調回路で接地するための分路素子として機能する。同調素子Ｌ２、Ｃ３と直列に接続された対応するＰＩＮダイオードＤ２およびＤ３は、同調制御回路１６３によって提供されるそれぞれの制御信号Ｃｏｎｔｒｏ１２  ２０８、Ｃｏｎｔｒｏｌ３  ２０６に従って、それぞれの各同調素子を主受信信号経路に取り入れるかそれとも経路から外すかのいずれかに切り替えるスイッチとして働く。Ｄ２およびＤ３が非ＲＦ導通状態のとき、Ｌ２およびＣ３は同調回路の一部ではない。Ｄ２およびＤ３が導通状態のとき、Ｌ２およびＣ３は同調回路に分路リアクタンスを付加する。
【００９７】
この実施例において、４つの制御信号（Ｃｏｎｔｒｏｌ０、Ｃｏｎｔｒｏｌ１、Ｃｏｎｔｒｏｌ２、Ｃｏｎｔｒｏｌ３）はアンテナ同調回路１６１に１６の可能なＺＩＮインピーダンス値をもたらす。例えば、Ｄ０、Ｄ１がオフ（すなわち零または逆バイアス）であり、かつＤ２、Ｄ３がオン（すなわち順バイアス）であるときには、全ての負荷（Ｌ０、Ｃ１、Ｌ２、およびＣ３）が接続される。
【００９８】
Ｌ２、Ｃ３の並列組合せでは、制御信号における高電圧はダイオードを順バイアスさせるように働き、それによって対応する同調素子を主受信信号経路に電気的に挿入する。低レベルの制御信号は対応するＰＩＮダイオードを非順バイアス動作状態のままにしておき、それによって対応する同調素子を効果的に主受信信号経路から外す。
【００９９】
ＰＩＮダイオードＤ２、Ｄ３をそれらのそれぞれの同調素子Ｌ２、Ｃ３と直列に配置することで、Ｌ２、Ｃ３を主信号経路に別々に接続する能力がもたらされることに注目されたい。例えばデジタル制御信号Ｃｏｎｔｒｏｌ２が高電圧状態のときに、対応するダイオードＤ２は順バイアスされる。順バイアスされたＰＩＮダイオードは、ＲＦ信号に対して非常に低い抵抗を有する抵抗器とみなすことができる。このダイオードはＬ２に直列に接続されるので、Ｌ２は効果的に主受信信号経路に接続されているとみなすことができる。同様に、ダイオードＤ３のＣｏｎｔｒｏｌ３信号が高レベルのとき、コンデンサＣ３も主受信信号経路内に電気的に挿入される。
【０１００】
図９の例示的回路１６１におけるアンテナ同調回路の制御信号の全ての可能な１６通りの組合せを列挙する真理値表を下の表１に提示する。ここでアドミタンスＹはＹ＝１／Ｚと定義される。分路リアクタンスＬ２およびＣ３に対しては、インピーダンスＺよりむしろアドミタンスＹが使用される。表の最後の欄に揚げる総同調インピーダンスを求めるための式は厳密ではなく、総インピーダンスを求めるための単なる定性的近似式とみなすべきであることに注目することが重要である。これは、式がインピーダンスの実部および虚部への負荷のミラーリングの効果を考慮していないためである。しかし、表は、制御信号の１６通りの組合せの各々に対してアクティブな特定のリアクタンス素子を示す表現を提示する。
2011525317.tif 000006
【０１０１】
４つの制御信号の各値に対し、アクティブになるインダクタおよびコンデンサ、すなわち主受信信号経路内に電気的に挿入されるインダクタおよびコンデンサが、対応する総アンテナ同調インピーダンスと共に記載される。
【０１０２】
解説的アンテナ同調回路例
本発明の原理の理解を助けるために、解説的実施例を提示し、そこでＡＣ結合コンデンサＣ、ＡＣ（ＤＣ結合）を阻止するためのＲＦチョークＬ、および電流制限抵抗器Ｒの値を選択するためのガイドラインを提供する。
【０１０３】
この実施例では、回路の動作周波数が１ＧＨｚであると想定する。ＰＩＮダイオードは、１Ｖのドロップアウトで１０ｍＡの電流がバイアスされたときに、１オームの抵抗を表わす。デジタル制御信号は０Ｖから３Ｖに振れると想定する。
【０１０４】
コンデンサの値Ｃを選択するために、動作周波数におけるそのインピーダンスを考慮する。この実施例では、コンデンサＣのインピーダンスは、ＲＦ周波数で効果的な電気的短絡を達成するために、好ましくは１ＧＨｚの動作周波数で１オームよりずっと低くすべきである。これらのパラメータおよび制約により、インピーダンスＺｃの値を求めるための式は、
2011525317.tif 000007
によって与えられる。Ｃについて解くと、次のようになる。
2011525317.tif 000008
【０１０５】
インダクタの値Ｌを選択するために、動作周波数におけるそのインピーダンスを考慮する。この実施例では、インダクタＬのインピーダンスは、ＲＦ周波数で効果的な電気的開状態を達成するために、好ましくは１ＧＨｚの動作周波数で１オームよりずっと高くすべきである。これらのパラメータおよび制約により、インピーダンスＺＬの値を求めるための式は、
2011525317.tif 000009
によって与えられる。Ｌについて解くと、次のようになる。
2011525317.tif 000010
【０１０６】
ある時点で、ＣおよびＬの値が増加すると、自己共振の影響が関与し始めることに注目することが重要である。同調回路のＣおよびＬの値を選択するときに、これを考慮に入れなければならない。
【０１０７】
抵抗器Ｒの値は、ＰＩＮダイオードにおける１Ｖの降下を可能にするために約２Ｖの電圧降下を生じるように、かつ１０ｍＡの電流を導通するように選択すべきである。次式は抵抗器Ｒの値を求める。
2011525317.tif 000011
【０１０８】
バイパススイッチを使用するマルチバンドアンテナ
上述の通り、本発明は、アンテナ素子（例えばチップアンテナ）を必要とするより著しく高い周波数で共振するように故意に設計することによって達成される小型アンテナを提供する。さらなる小型化は、アンテナ素子の構成に高誘電性基板を使用することによって達成される。アンテナを所望の周波数で「強制的に」共振させるように適応された同調回路が使用される。
【０１０９】
本発明では、２つ以上の周波数帯域に同調することのできるマルチバンドアンテナの実施形態を提供する。これは、アンテナ素子が同調される著しく高い周波数を第１の有用な周波数帯域に設定することによって達成される。上述の通り、同調回路の動作は、アンテナを第２のより低い周波数帯域に同調させる。これは、アンテナシステムを２つ以上の周波数に同調させることを可能にする。アンテナを第１または第２の周波数帯域のいずれかに選択的に同調させるために、バイパススイッチが使用される。
【０１１０】
バイパススイッチを組み込んだ第１実施例のマルチバンド・アンテナ・システムを例証するブロック図を図１２に示す。全般的に符号２２０で示される回路は、アンテナ素子２２４（例えばチップアンテナ）と、アンテナ素子、同調回路、および受信器＃２（２２２）に電気的に接続されたバイパススイッチ２２６と、アンテナ素子と受信器＃１  ２３９との間に接続された同調回路２２８とを含む。同調回路２２８は、インピーダンスＺ１  ２３０、Ｚ２  ２３２、Ｚ３  ２３４、およびスイッチ２３６、２３８を含む。同調回路に使用される実際の回路は本発明にとって緊要ではないことに注目されたい。
【０１１１】
動作中、スイッチ制御信号２２７はバイパススイッチの動作を制御する。スイッチはアンテナ素子を、（１）同調回路無しの受信器＃２（２２２）、または（２）同調回路付きの受信器＃１（２３９）のいずれかに接続する。バイパススイッチがアンテナ素子を同調回路に接続すると、アンテナシステムは低い方の周波数帯域に同調される。バイパススイッチがアンテナ素子を受信器＃２（２２２）に接続すると、アンテナシステムはアンテナ素子のより高い固有振動周波数に同調される。
【０１１２】
こうして、アンテナシステムは２つのモードの１つで動作する。
モード１：この動作モードでは、同調回路は迂回され、アンテナ素子はその固有周波数で共振する。この固有周波数は有用な所望の周波数帯域に選択される。
モード２：この第２の動作モードでは、同調回路は迂回されず、アンテナ素子に電気的に結合される。同調回路はアンテナを『強制的に』所望のより低い周波数帯域で共振させる。
【０１１３】
こうして、いつでもアンテナは上述したモードの１つで機能する。モード間の選択は、同調回路に結合されたバイパススイッチ２２６の動作によって達成される。実際の同調周波数は、高い方の周波数帯域を決定するアンテナ素子の適切な共振周波数、および低い方の周波数帯域を決定する同調回路の適切な周波数を選択することによって決定される。
【０１１４】
図１３に示すバイパススイッチを組み込んだ第２実施例のマルチバンド・アンテナ・システムについて考慮する。全般的に符号２４０で示される回路は、アンテナ素子（２４２）（例えばチップアンテナ）と、アンテナ素子、同調回路、およびＬバンド受信器２４２に電気的に結合されたＰＩＮダイオード２４４と、アンテナ素子およびＵＨＦ受信器２５６に接続された同調回路２４３とを含む。同調回路２４３はインピーダンスＺ１  ２４６、Ｚ２  ２４８、Ｚ３  ２５０、およびＰＩＮダイオード２５２、２５４を含む。
【０１１５】
図１２の回路と同様に、回路２４０で使用される実際の同調回路は本発明にとって緊要ではない。本書に記載する特定の周波数帯域および関連受信器（すなわちＬバンドおよびＵＨＦ）は、単に解説を目的として提示するだけであることに注目されたい。他の周波数帯域および受信器を使用して本発明のマルチバンド・アンテナ・システムを構成することが考えられることは理解される。
【０１１６】
アンテナ素子は、任意の所望の周波数で共振するように構成することができる。幾つかの例示的周波数は、１．４５ＧＨｚのテレビ放送、１５７５．４２ＭＨｚのＧＰＳ、ならびにセルラサービス、幹線地上モバイルサービス、低容量広帯域固定サービス、および電波探知サービスのような様々な無線通信サービスをサポートする８２０〜９６０ＭＨｚ帯域を含む。
【０１１７】
この実施例では、アンテナ素子は、デジタルテレビ放送に使用される周波数であるＬバンド（すなわち約１．４５ＧＨｚ）で共振するように設計される。同調回路はアンテナ共振周波数を、同じくデジタルテレビ放送に使用されるＵＨＦ帯（すなわち約４７０〜８６０ＭＨｚ）に押し下げるように設計される。この実施例におけるバイパススイッチは、２つの状態のうちの１つに切り替えられるＰＩＮダイオード２４４である。ＰＩＮダイオード２４４が零または逆バイアスされると、Ｌバンド受信器２４２はアンテナ素子２４２から効果的に切り離され、アンテナシステムの周波数は同調回路２４３によって決定される。ＰＩＮダイオード２４４が順バイアスされると、Ｌバンド受信器２４２はアンテナ素子に電気的に結合され、周波数はアンテナ素子の固有共振周波数によって決定される。こうして、アンテナシステムはＬバンドアンテナの典型的な長さを持つマルチバンドアンテナとして機能し、ＵＨＦ周波数帯域をもカバーする小さい形状因子を提供する。
【０１１８】
Ｚ１が誘導性に設定されると、周波数が高くなるにつれてそのインピーダンスは増加することに注目されたい。これは、バイパスＰＩＮダイオード２４４が導通するときに、Ｚ１を高い周波数（すなわちＬバンド周波数）のためのブロックとして使用することを可能にする。また、明確を期すために、ＰＩＮダイオードを駆動するために必要なＤＣバイアス回路は示されていないことに注目されたい。
【０１１９】
バイパススイッチを組み込んだ第３実施例のマルチバンド・アンテナ・システムを例証するブロック図を図１４に示す。全般的に符号２７０で示される回路は、アンテナ素子２７４（例えばチップアンテナ）と、同調回路２７８と、ＵＨＦ受信器２８０と、バイパス回路Ｄ３、Ｒ３、Ｒ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｃ８、Ｃ９と、周波数帯域スイッチコントロール２７２と、ＤＣ阻止コンデンサＣ１０を介して結合されたＬバンド受信器２７６とを含む。同調回路２７８はＰＩＮダイオードＤ０、Ｄ１、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ７、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、および同調制御ブロック２８２を含む。
【０１２０】
送信および受信両方の動作に使用される回路２７０において、ＰＩＮダイオードＤ０、Ｄ１、Ｄ３は、開閉することのできるＲＦスイッチとして機能するように、ＤＣスイッチオン（すなわち順バイアス）およびオフ（すなわち零または逆バイアス）される。周波数帯域を切り替えるために、ＤＣバイアス電圧２８８が直列インダクタＬ５に印加される。このバイアス電圧は、阻止コンデンサＣ９を介してアンテナ素子２７４に逆漏洩するのを防止される。Ｄ３を順バイアスすると、アンテナ素子２７４がＬバンド受信器２７６に電気的に接続される。
【０１２１】
同調回路２７８は上述した第１および第２実施例の同調回路と同様に動作するので、詳細には説明しない。一般的に、同調制御回路２８２はバイアス電圧Ｃｏｎｔｒｏｌ０（２８６）およびＣｏｎｔｒｏｌ１（２８４）を提供してＰＩＮダイオードＤ０、Ｄ１をそれぞれ効果的にオンオフさせ、それによってアンテナ素子に結合されたリアクタンスを変化させ、それがアンテナの同調周波数を効果的に変化させる。
【０１２２】
同調回路２７８は切替ＰＩＮダイオードを利用して、直列に接続された１組のリアクタンスを含む同調回路を実現する。ＰＩＮダイオードのアレイは、制御信号Ｃｏｎｔｒｏｌ０（２８６）、Ｃｏｎｔｒｏｌ１（２８４）を介して各リアクタンスを個別に短絡する。各リアクタンスを短絡することによって異なる総リアクタンスが生成され、それは同調周波数に直接影響する。
【０１２３】
Ｚ１は誘導性（すなわちインダクタ）となるように選択されることに注目されたい。これは、Ｚ１のインピーダンスが周波数と共に上昇することを可能にする。Ｌバンド周波数で、Ｚ１のインピーダンスは非常に高くなるので、アンテナ素子によって発生するエネルギのほとんど全てがＰＩＮダイオードＤ３を通過して、Ｌバンド受信器に到達する。事実上、ＵＨＦ受信器へのエネルギ損失は無い。
【０１２４】
セラミック誘電体配合物
本書に記載するアンテナシステムは、焼結されてセラミック基板になったときに高誘電率（＞２００）および低損失（＜０．０００６０、１ＭＨｚ時）の材料になる、セラミック配合物を提供する。チューナ回路素子と組み合わされたとき、この基板は効果的な広帯域ＵＨＦアンテナである。さらに、内容全体を参照によって本書に援用するＰＣＴ公開特許出願ＷＯ９８０３４４６に記載されたＡｇ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ３システムとは異なり、本書の発明は焼結中に特別な雰囲気制御を必要とせず、銀、ニオブ、またはタンタルのような高価な金属も使用しない。
【０１２５】
ＳｒＴｉＯ３‐ＢａＴｉＯ３‐ＣａＴｉＯ３システムにおけるセラミック配合物の広範な調査により、ＵＨＦ広帯域アンテナのための正しい特性の組合せを持つ一連の配合物が判明した。調査した組成を下の表２に記載する。
2011525317.tif 000012
【０１２６】
これらのセラミック組成物からセラミックスリップを調合し、当業界で周知の方法によって基板に成形した。ベークアウトプロセスで有機物を除去した後、それぞれ１２７０℃および１２５０℃の温度で空気中で最終焼結を実施したが、他の温度を使用してもよい。１ＭＨｚで誘電特性を測定したので、下の表３に示す。
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【０１２７】
２つの異なる焼成温度に対して誘電率（Ｋ）は非常に類似しており、誘電損失（ＤＦ）のばらつきは小さい。静電容量の温度係数（ＴＣＣ）は両方の焼成温度に対して類似している。これらの組成物のＴＣＣが、クラス１のＣ０Ｇ多層コンデンサ配合物（−５５℃から＋１２５℃の温度範囲で＋／−３０ｐｐｍ／℃）または狭帯域マイクロ波アンテナと比較して、非常に高いことに注目することが重要である。多層コンデンサまたは狭帯域マイクロ波アンテナの場合、温度の変動により仕様外に振れるのを防止するために、温度と共に安定した特性が要求される。しかし、これらのセラミックはＵＨＦアンテナで広い周波数帯域にわたって使用されるので、温度安定性はあまり重要ではないので、より高いＴＣＣを許容することができる。
【０１２８】
低損失を維持しながらアンテナを小型化するために、低損失を維持しながら誘電率を最大化する必要がある。提示した実施例の誘電率およびＤＦを示すグラフを図１５に示す。表３に報告された誘電率およびＤＦをプロットすることによって、誘電体配合物Ｂ、ＣおよびＤの場合だけ、誘電率が３００より高く、ＤＦが０．０００５未満であることが分かる。
【０１２９】
セラミック誘電体配合物により形成されたＵＨＦ（またはＶＨＦ）アンテナの第１の例示的実施形態の図式的表現を図１６に示す。全般的に符号２６０で示すＵＨＦアンテナは、上述したようなセラミック基板２６２に焼結されたセラミック組成物を含む。ＵＨＦアンテナ２６０はさらにチューナ回路２６４を含む。次いでＵＨＦアンテナ２６０は、下述する移動局７０のような電子デバイス２６６に組み込むことができる。
【０１３０】
セラミック誘電体配合物で形成されたＵＨＦ（またはＶＨＦ）アンテナの第２の例示的実施形態を例証するブロック図を図１７に示す。この第２実施形態では、全般的に符号２９０で示されるＵＨＦアンテナは、上述したようなセラミック基板２９２に焼成されたセラミック組成物を含み、その上に副共振放射／吸収素子が構成される。ＵＨＦアンテナ２９０はさらにＰＣＢ組立体上にあるような、セラミック基板から外れて構成されたチューナ回路２９６を含む。同調回路２９６はアンテナおよび結合された受信器／送信器とは独立して構成され、かつそれが誘電体装荷の一部である図１６のように、セラミック基板２９２上に配置する必要は必ずしも無いことが注目される。同調回路は、（１）ＰＣＢ上に位置する個別部品を含むことができ、（２）チップ上のシステム（ＳｏＣ）設計の一部であるかもしれず、（３）ハイブリッド設計等の一部であることができる。ＵＨＦアンテナ２９０は、下述する移動局７０のような電子デバイスに組み込むことができる。
【０１３１】
誘電体セラミック材は、ＵＨＦまたはＶＨＦアンテナに使用する以外に、他の目的に使用することができることに注目されたい。それは誘電共振器、フィルタ、マイクロ電子デバイス用の基板、または任意の数のタイプの内蔵型電子デバイスに使用することができる。
【０１３２】
シングルまたはマルチバンド・アンテナ・システムを組み込んだ移動局
本発明のマルチバンド・アンテナ・システムを組み込んだ例示的モバイル装置を例証するブロック図を図１８に示す。移動局は、マルチメディアプレーヤ、モバイル通信装置、セルラフォン、スマートフォン、ＰＤＡ、ブルートゥース装置等のような任意の適切な有線または無線装置を含むことができることに注目されたい。単なる説明を目的として、装置は移動局として示されている。本発明のマルチバンドアンテナは多種多様な通信装置に実現することができるので、この実施例は本発明の範囲を限定することを意図するものではないことに注目されたい。
【０１３３】
全般的に符号７０で示される移動局は、アナログおよびデジタル部分を有するベースバンドプロセッサまたはＣＰＵ７１を含む。ＭＳは複数のＲＦトランシーバ９４および関連アンテナ９８を含むことができる。基本的セルラリンクならびに任意の数の他の無線規格およびＲＡＴのためのＲＦトランシーバを含むことができる。例は、モバイル通信（ＧＳＭ）／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥのためのグローバルシステム、３Ｇ、ＬＴＥ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ無線ネットワークのレンジ内にいるときにＷｉＭＡＸ無線接続を提供するためのＷｉＭＡＸ、ブルートゥース無線ネットワークのレンジ内にいるときにブルートゥース無線接続を提供するためのブルートゥース、ホットスポット内またはアドホック、インフラストラクチャ、またはメッシュベースの無線ＬＡＮネットワークのレンジ内にいるときに無線接続を提供するためのＷＬＡＮ、近距離通信、６０Ｇ装置、ＵＷＢ等を含むが、それらに限定されない。ＲＦトランシーバの１つ以上は、改善された無線性能をもたらすアンテナダイバーシティを提供するために、追加的な複数のアンテナを含むかもしれない。移動局はまた内部ＲＡＭおよびＲＯＭメモリ１１０、フラッシュメモリ１１２、および外部メモリ１１４をも含むかもしれない。
【０１３４】
幾つかのユーザインタフェース装置はマイクロホン８４、スピーカ８２、および関連オーディオコーデック８０または他のマルチメディアコーデック７５、ダイヤル番号を入力するためのキーパッド８６、ユーザに通報するための振動器８８、カメラおよび関連回路１００、ＴＶチューナ１０２および関連アンテナ１０４、ディスプレイ１０６および関連ディスプレイコントローラ１０８、ならびにＧＰＳ受信器９０および関連アンテナ９２を含む。ＴＶチューナは、ＤＶＢ‐Ｔ、ＤＶＢ‐Ｈ等のような１つ以上のデジタルテレビ放送規格を実現するように構成されるかもしれないことに注目されたい。ＵＳＢまたは他のインタフェース接続７８（例えばＳＰＩ、ＳＤＩＯ、ＰＣＩ等）は、ユーザのＰＣまたは他の装置にシリアルリンクを提供する。ＦＭ受信器７２およびアンテナ７４は、ＦＭ放送を聴く能力をユーザに提供する。ＳＩＭカード１１６は、アドレス帳登録等のようなユーザデータを格納するためのユーザのＳＩＭカードへのインタフェースを提供する。移動局は、ベースバンドプロセッサ７１上でタスクとして実行することのできる、マルチＲＡＴハンドオーバブロック９６を含む。
【０１３５】
ポータブル電源は、電源管理回路１２２に結合された電池１２４によって提供される。外部電源は、電池１２４の充電および放電を管理するように動作する電池管理回路に接続された、ＵＳＢ電源１１８またはＡＣ／ＤＣアダプタ１２０を介して提供される。
【０１３６】
本発明では、ＲＦトランシーバアンテナ９８、ＦＭ受信器アンテナ７４、ＧＰＳアンテナ９２、およびＴＶチューナアンテナ１０４を含め、移動局のアンテナのいずれかまたは全部が、上で詳述した本発明のシングルバンドまたはマルチバンド・アンテナ・システムを含むことができる。
【０１３７】
本明細書中で使用される用語は、特定の実施形態のみを記載することを目的としており、本発明の限定を意図されない。本明細書中で使用される単数形態（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の形態を同様に含むことを意図される。本明細書で使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓおよび／またはｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は述べた特徴、整数、工程、操作、要素、および／または成分の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、操作、要素、成分、および／またはそれらの群の存在または追加を除外しないことがさらに理解されるであろう。
【０１３８】
特許請求の範囲中の全ての手段または工程プラス機能要素の対応する構造、材料、作用、および均等物は、特別に請求された他の請求された要素と組み合わせて機能を実施するためのいかなる構造、材料または作用を含むことを意図される。本発明の記載は図示および説明の目的のために与えられたが、網羅的であることは意図されないし、または開示された形態に本発明を限定することも意図しない。多数の修正および変更が当業者により容易に行うことができるので、本発明は本明細書に記載された限定された数の実施形態に限定されないことを意図される。従って、全ての好適な変形、修正および均等物を本発明の精神および範囲内で再分類できることが認識されるだろう。実施形態は、本発明の原理および実際の適用を最良に説明するため、および他の当業者が考えられる特定の用途に適するような様々な修正を有する様々な実施形態に対する発明を理解できるために選択され、説明された。
【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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【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１８】
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【国際調査報告】
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2011525317.tif 000033