(57)【要約】  １以上の放射素子（１２，１４）と、前記１つの放射素子又は各放射素子（１２，１４）に、例えばスプリッタ回路（３０，３２）又はダイプレクサを介して接続された少なくとも２つのマッチング回路（４２，４４，５０，５２）とを備える、再構成可能なマルチ出力アンテナ（１６）を開示する。各マッチング回路（４２，４４，５０，５２）は、独立の共振周波数を駆動するように配置された独立のポート（３８，４０，４６，４８）に関連付けられており、従って、前記１つの放射素子又は各放射素子（１２，１４）は、複数の出力を同時に提供するように動作可能である。各出力の共振周波数は各マッチング回路により独立に制御可能であり、且つ、他のポートとの良好なアイソレーションを互いに保ち、これにより、同時多重独立出力動作による非常に広範な動作周波数範囲を提供する。また、１以上の放射素子に接続するためのマルチ出力アンテナ制御モジュール、アンテナ構造体、及びアンテナインタフェースモジュールも開示する。１以上の放射素子を備える再構成可能なマルチ出力アンテナを開示する。【選択図】図２
2014526188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の放射素子と、
前記１つの放射素子又は各放射素子に接続された、少なくとも２つのマッチング回路と、を備えるマルチ出力アンテナであって、
各マッチング回路が、独立の共振周波数を駆動するように配置された独立のポートに関連付けられており、これにより、前記１つの放射素子又は各放射素子が複数の出力を同時に提供するように動作可能である、マルチ出力アンテナ。
【請求項２】
１以上の放射素子に接続するためのマルチ出力アンテナ制御モジュールであって、
前記１つの放射素子又は各放射素子に接続するために配置された少なくとも２つのマッチング回路を備え、
各マッチング回路が、独立の共振周波数を駆動するように配置された独立のポートに関連付けられており、これにより、前記１つの放射素子又は各放射素子が複数の出力を同時に提供するように動作可能である、マルチ出力アンテナ制御モジュール。
【請求項３】
各出力が複数の異なる動作周波数で動作し得るように同調可能であるように構成された、請求項１に記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２に記載の制御モジュール。
【請求項４】
前記１つの放射素子又は各放射素子が前記少なくとも２つのマッチング回路にスプリッタ回路を介して接続されている、請求項１又は３に記載のマルチ出力アンテナ、或いは、請求項２又は３に記載の制御モジュール。
【請求項５】
前記スプリッタ回路が、前記１つの放射素子又は各放射素子のために設けられた単一のフィードポートを２以上のポートに分配するように機能する請求項４に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項６】
前記スプリッタ回路が、並列に接続され且つＴジャンクションを介して単一のフィードポートに合流されたキャパシタ及びインダクタを含む、請求項５に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項７】
前記スプリッタ回路の前記キャパシタが、第１のポートに関連付けられた第１のマッチング回路に直列に接続されており、且つ、前記スプリッタ回路の前記インダクタが、第２のポートに関連付けられた第２のマッチング回路に直列に接続されている、請求項６に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項８】
各マッチング回路が、当該マッチング回路のそれぞれのポートが当該ポートの出力を様々な周波数に同調させることを可能にするように再構成可能である、請求項１〜７のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項９】
前記マッチング回路が１以上のインダクタ及び可変キャパシタを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜８のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項１０】
各マッチング回路が、バラクタに並列に接続された第１のインダクタを含み、前記バラクタが第２のインダクタに直列に接続されている請求項９に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１１】
少なくとも１つの代替部品が、前記マッチング回路に選択的に含まれるために設けられた請求項１〜１０のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項１２】
２つより多くのマッチング回路及びポートが各放射素子に関連付けられている、請求項１〜１１のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項１３】
前記アンテナが１組の放射素子を備え、前記放射素子の各々が２つのマッチング回路に接続され、且つ、前記２つのマッチング回路が２つの異なるポートに関連付けられており、これにより、前記アンテナが４つまでの出力を同時に提供するように動作可能である、請求項１〜１２のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項１４】
前記１組の放射素子が互いに結合されており、各放射素子が、２つの別々のポートに分割された関連するフィードポートを有し、且つ、各ポートに、各放射素子に関連付けられた２つの別々の出力の一方の独立の同調のために構成された独立のインピーダンスマッチング回路が設けられている、請求項１３に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１５】
２つの非共振放射素子が用いられた、請求項１〜１４のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜１４のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項１６】
グランドプレーンを有する基板上に、当該基板の第１の側部にプリントされて設けられた、請求項１〜１５のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜１５のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項１７】
第１の放射素子が、前記基板の、前記第１の側部に対向する第２の側部に設けられており、且つ、前記グランドプレーンから横方向に離間されている、請求項１６に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１８】
前記第１の放射素子が、平坦部、及び、前記グランドプレーンに対する直交部を有するＬ字状の金属パッチにより構成されている、請求項１７に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１９】
前記直交部が、前記平坦部の縁から、前記グランドプレーンより最も遠くに延在し、これにより、前記直交部が前記グランドプレーンから、いわゆる第１のギャップだけ離間されている請求項１８に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項２０】
第２の放射素子が、前記グランドプレーンに対して直交している平坦な金属パッチにより構成されている請求項１９に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項２１】
前記第２の放射素子が、前記グランドプレーンと前記第１の放射素子の前記直交部との間に配置されている請求項２０に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項２２】
各ポートが、前記関連付けられた出力の動作状態を選択するための制御手段を含む制御システムに接続されている、請求項又は請求項１〜２１のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２〜２１のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項２３】
第１のフィードポートが第１の放射素子と第１のスプリッタ回路との間に設けられ、第２のフィードポートが第２の放射素子と第２のスプリッタ回路との間に設けられている、請求項１３に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項２４】
前記第１のフィードポートが前記第１の放射素子に対して中央からずらして配置されている請求項２３に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項２５】
前記第２のフィードポートが前記第１のフィードポートに近接して配置されている請求項２３又は２４に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項２６】
携帯機器にて用いるための筐体アンテナとして構成された、請求項１又は請求項３〜２５のいずれか一項に記載のマルチ出力アンテナ。
【請求項２７】
請求項１又は請求項３〜２６のいずれか一項に記載の少なくとも１つのアンテナ、及び、少なくとも１つのさらなるアンテナを備えるアンテナ構造体。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのさらなるアンテナが、再構成可能であり得る平衡アンテナ又は不平衡アンテナにより構成されている請求項２７に記載のアンテナ構造体。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのさらなるアンテナが、請求項１又は請求項３〜２６のいずれか一項にも記載されている請求項２７又は２８に記載のアンテナ構造体。
【請求項３０】
各アンテナが、他のアンテナから互いに最大可能距離だけ離間されている請求項２７〜２９のいずれか一項に記載アンテナ構造体。
【請求項３１】
第１のアンテナが前記構造体の第１の端部に配置され、第２のアンテナが前記構造体の第２の端部に配置されている請求項３０に記載のアンテナ構造体。
【請求項３２】
請求項１又は請求項３〜２６のいずれかに記載のマルチ出力アンテナ、或いは、請求項２〜２５のいずれか一項に記載の制御モジュール、或いは、請求項２７〜３１のいずれかに記載のアンテナ構造体、のうちの１以上を備える携帯電子機器。
【請求項３３】
請求項１又は請求項３〜２６のいずれか一項に記載のマルチ出力アンテナと、
複数の出力の各々を目標動作周波数に同調させるように構成された自動同調システムとを備えるアンテナインタフェースモジュール。
【請求項３４】
前記自動同調システムが、各マッチング回路及び／又はスプリッタ回路に接続された少なくとも１つのバラクタを含む請求項３３に記載のアンテナインタフェースモジュール。
【請求項３５】
前記自動同調システムが、前記目標動作周波数の反射信号のパワーレベルを監視し、そして、前記少なくとも１つのバラクタのバイアス電圧を、反射信号のパワーレベルが最小化されるように調節するように配置されている、請求項３４に記載のアンテナインタフェースモジュール。
【請求項３６】
前記自動同調システムが、方向性結合器、電力検出器、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、マイクロプロセッサ、及び、少なくとも１つのデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を含む、請求項３５に記載のアンテナインタフェースモジュール。
【請求項３７】
前記デジタル−アナログ変換器の個数が、各マッチング回路及び／又はスプリッタ回路に設けられたバラクタの個数に対応し、従って、各バラクタのバイアス電圧が独立のデジタル−アナログ変換器により提供される、請求項３６に記載のアンテナインタフェースモジュール。
【請求項３８】
複数の出力の各々を目標動作周波数に同調させるように構成された上記の自動同調システムをさらに含む、請求項２〜２５のいずれか一項に記載のマルチ出力アンテナ制御モジュール。
【請求項３９】
添付図面を参照して本明細書中に実質的に記載されたマルチ出力アンテナ。
【請求項４０】
添付図面を参照して本明細書中に実質的に記載された制御モジュール。
【請求項４１】
添付図面を参照して本明細書中に実質的に記載された少なくとも１つのアンテナ、及び、少なくとも１つのさらなるアンテナを備えるアンテナ構造体。
【請求項４２】
添付図面を参照して本明細書中に実質的に記載されたアンテナインタフェースモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ出力アンテナに関する。本発明は、限定はしないが、特に、携帯用電子機器（例えば、携帯電話、ラップトップ、携帯情報端末（ＰＤＡ）又は無線）にて用いるためのマルチ出力アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
高度なモバイル環境での接続性に対する要求が益々高まるにつれ、より多くの規格及びサービス（例えば、ＤＶＢ−Ｈ、ＲＦＩＤ、ＲＤＦ、ＵＷＢ、ＬＴＥなど）が展開されている。このために、将来の携帯端末が２０個よりも多数の独立のアンテナを組み込むことが必要であるとする考えもある。従って、これらのアンテナの全てをハンドセット内の利用可能な少量スペースに収容することが、携帯端末設計者にとっての課題となろう。
【０００３】
この問題の軽減を補助するような再構成可能なアンテナ設計の提案が多数存在する。詳細には、本出願の出願人は、特許文献１に記載されている、非常に広い同調範囲を有する再構成可能なアンテナを考案した。しかし、このアンテナは、２つのサービスに同時にアクセスすることが可能なだけである。例えば、このアンテナは、ＤＶＢ−Ｈ（４７０ＭＨｚ）とＧＳＭ（９００ＭＨｚ）信号、若しくは、ＤＶＢ−Ｈ（４７０ＭＨｚ）とＷｉＦｉ（２４００ＭＨｚ）、又は、ＧＳＭ（９００ＭＨｚ）とＧＰＳ（１５００ＭＨｚ）をサポートできるだけであり、このアンテナは、これらのサービスの２つよりも多くを同時に（ＧＳＭ、ＧＰＳ、ＷｉＦｉへの同時アクセスを必要とし得る最近の携帯機器に要求されるように）サポートすることができない。また、この特定のアンテナが、多重解像度スペクトル検出を必要とする将来のコグニティブ無線システムに十分に適応するとは考え難い。
【０００４】
将来、マルチサービス又はマルチスペクトル検出が必要とされる場合、解決方法の１つは、より多数の再構成可能なアンテナを用いることであろう。しかし、先に述べたように、小型の機器内に複数のアンテナを設置することは実行可能でなく、システム設計者は、なお、このようなサービスを提供するために、利用可能な少量スペースに関する課題に対処する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４８３５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、上述の課題への対処を補助するマルチ出力アンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、１以上の放射素子と、前記１つの放射素子又は各放射素子に接続された、少なくとも２つのマッチング回路とを備えるマルチ出力アンテナであって、各マッチング回路が、独立の共振周波数を駆動するように配置された独立のポートに関連付けられており、これにより、前記１つの放射素子又は各放射素子が複数の出力を同時に提供するように動作可能であるマルチ出力アンテナが提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、１以上の放射素子に接続するためのマルチ出力アンテナ制御モジュールであって、前記１つの放射素子又は各放射素子に接続するために配置された少なくとも２つのマッチング回路を備え、各マッチング回路が、独立の共振周波数を駆動するように配置された独立のポートに関連付けられており、これにより、前記１つの放射素子又は各放射素子が複数の出力を同時に提供するように動作可能である、マルチ出力アンテナ制御モジュールが提供される。
【０００９】
従って、本発明の実施形態は、複数の出力を提供するために同時に動作されることができる複数のマッチング回路を有するアンテナ及び／又は制御モジュールを提供する。従って、本発明の単一のアンテナが、複数の独立のアンテナからの出力を模倣することができ、尚且つ、このアンテナが占める空間は、前記複数の独立のアンテナに必要な空間よりも小さい。より詳細には、本発明の態様は、より少数の放射素子の使用を可能にし、従って、別々の放射素子の、これらの放射素子が近接して配置された場合の結合に関する問題も低減する。さらに、前記マッチング回路が前記放射素子に、ポートが同時に動作されることができるように永久的に接続され得るため、本発明の実施形態は、特定の出力を選択し又は分離するために必要なスイッチ及びその他の複合回路の必要性を排除できる。
【００１０】
有利には、各出力の共振周波数は各マッチング回路により独立に制御可能であり得、且つ、互いのポートに対して良好なアイソレーションを有し、これにより、非常に広範な動作周波数範囲を、同時の多重独立(multi-independent)出力動作により提供する。こうして、複数の出力／ポートが独立の周波数制御を有し得る（すなわち、ポート１の共振周波数が変更されても、ポート２の共振周波数は影響を受けずに同一のままである）。
【００１１】
上記の結果として、本発明によるアンテナは、複数のサービスへのアクセスを同時に必要とするような、又は、例えばコグニティブ無線システムのための多重サーチ機能を必要とする小型端末で使用されるための理想的な候補である。
【００１２】
幾つかの実施形態において、前記マルチ出力アンテナは、各出力が複数の異なる動作周波数で作動し得るように同調可能（すなわち、調整可能又は再構成可能）であり得る。
【００１３】
前記マルチ出力アンテナは、さらに、放射筐体(radiating chassis)を含むことができ、前記１以上の放射素子は、前記複数の出力を提供するために前記放射筐体の複数の共振モードを励起するように構成され得る。前記筐体は、基板又はプリント回路基板（ＰＣＢ）により構成され得る。各放射素子の寸法、形状及び位置は、複数の筐体共振モードを最適化するように選択され得る。
【００１４】
前記１つの放射素子又は各放射素子は、少なくとも２つのマッチング回路にスプリッタ回路を介して接続され得る。従って、スプリッタ回路は、放射素子のための単一のフィードポート（給電ポート）を２つの（又はより多数の）ポートに分配するように機能し得る。各ポートが独立のマッチング回路を組み込むことができ、このマッチング回路が、ポート独自の動作周波数及び帯域幅を、その他のポートに関連するその他の共振周波数のいずれにも重大な影響を与えることなく駆動するように構成されていることが理解されよう。
【００１５】
前記スプリッタ回路は、キャパシタ及びインダクタを含むＬＣ回路を含むことができ、キャパシタとインダクタとは並列に接続され、Ｔジャンクションで合流して単一のフィードポートに接続されている。スプリッタ回路のキャパシタは、第１のポートに関連付けられた第１のマッチング回路に直列に接続され得る。スプリッタ回路のインダクタは、第２のポートに関連付けられた第２のマッチング回路に直列に接続され得る。
【００１６】
各マッチング回路は、それぞれのポートがそれらの出力を異なる共振周波数に同調させることを可能にするように再構成可能であり得る。前記マッチング回路は、１以上のインダクタ又はキャパシタを含むことができ（例えば、ＬＣ回路の形態で）、また、可変キャパシタ（すなわちバラクタ）を含み得る。
【００１７】
特定の実施形態において、各マッチング回路は、キャパシタと並列に接続された第１のインダクタを含むことができ、このキャパシタは、第２のインダクタに直列に接続されている。前記第１のインダクタはグランドプレーンに接続されることができ、前記キャパシタは可変であり得、また、バラクタにより構成され得る。バラクタは、任意の適切な同調範囲（例えば、２ｐＦ〜１０ｐＦ、０．１ｐＦ〜１２ｐＦ、又は、０．３ｐＦ〜０．８ｐＦ）を有し得る。
【００１８】
本発明の実施形態において、前記スプリッタ回路及び／又は各マッチング回路の部品の値は、前記第１のポートと前記第２のポートとが無相関であり、尚且つ、各ポートのための適切な有効性を達成するように選択され得る。
【００１９】
本発明の実施形態において、各マッチング回路は構造的に同一であり得る（すなわち、同一に配置された同一の部品（しかし、必ずしも同一の値を有する訳ではない）を有し得る）。このような配置により非常に良好な共振が提供されるが、異なるマッチング回路も幾つかの環境において用いてよいことが理解されよう。
【００２０】
本発明の幾つかの実施形態において、少なくとも１つの代替部品を前記マッチング回路に含むために設け得る。少なくとも１つのスイッチを、前記少なくとも１つの代替部品が別の部品の代わりに作動されることを可能にするように設けてもよい。幾つかの実施形態において、前記第１のインダクタが、少なくとも２つの可能なインダクタ群から選択可能であり得、且つ／又は、前記第２のインダクタが少なくとも２つのその他の可能なインダクタ群から選択可能であり得る。
【００２１】
マッチング回路のための代替部品を設けることが、前記アンテナの構成のより大きい融通性を可能にし、従って、前記アンテナの同調範囲が大幅に増大されることを可能にすることが理解されよう。
【００２２】
特定の実施形態において、２つ（又はより多数）のマッチング回路に各々が接続された１組の放射素子が設けられ得る。前記マッチング回路は、２つ（又はより多数）の異なるポートに関連付けられ、これにより、前記アンテナは、４つ（又はより多数）の出力を同時に提供するように動作可能である。こうして、２組の放射素子が８つの出力を提供することができ、４組の放射素子が１６個の出力を提供することができる、という具合である。２つより多数のマッチング回路及びポートを各放射素子に関連付ければ、出力の個数を増大することができる。なぜなら、出力の個数は、放射素子の個数に放射素子当たりのマッチング回路／ポートの個数を乗算することにより決定されるからである。
【００２３】
放射素子の各組は、例えばＷＯ２０１１／０４８３５７号にて記載されているように、互いに結合され得る。従って、放射素子の各組は、互いに結合された放射素子を含むことができ、これらの放射素子の各々が、関連するフィードポート（給電ポート）を有し、これらのフィードポートは、本発明に従って２つの別々のポートに分割されている。そして、各フィードポートに、各放射素子に関連付けられた２つの別々の出力の一方の独立の同調のために構成された独立のインピーダンスマッチング回路が設けられている。また、各放射素子は、以下の状態、すなわち、被駆動状態、フローティング状態、及びグラウンド状態の各々における選択的な動作のために配置され得る。
【００２４】
前記放射素子の少なくとも１つを非共振共鳴器により構成し得る。特定の実施形態において、２つの非共振共鳴器が用いられる。各放射素子は、広帯域及び／又は狭帯域の周波数範囲にわたり動作するように構成され得る。特定の実施形態において、各インピーダンスマッチング回路は、広帯域同調回路及び狭帯域同調回路を含み得る。
【００２５】
一実施形態において、前記アンテナは、グランドプレーンを有する基板（例えば筐体）上に、当該基板の第１の側部にプリントされて設けられる。第１の放射素子が、前記基板の、前記第１側部に対向する第２の側部に、前記グランドプレーンから横方向に離間して設けられ得る。前記第１の放射素子は、平坦な、又はその他の形状であり得る金属パッチにより構成され得る。特定の実施形態において、前記第１の放射素子は、平坦部、及び、前記グランドプレーンに対する直交部分を有するＬ字状の金属パッチにより構成され得る。前記直交部は、前記平坦部の縁から、前記グランドプレーンより最も遠くに延在し、これにより、前記直交部は前記グランドプレーンから、いわゆる第１のギャップだけ離間されている。
【００２６】
第２の放射素子が、平坦な、又はその他の形状であり得る金属パッチにより構成され得る。特定の実施形態において、前記第２の放射素子は、前記グランドプレーンに対して直交している平坦な金属パッチにより構成される。前記第２の放射素子は、前記グランドプレーンと前記第１の放射素子の前記直交部との間に（すなわち、前記第１のギャップ内に）配置され得る。前記グランドプレーンと前記第２の放射素子との間の距離は、いわゆる第２のギャップを形成する。この実施形態において、前記第２の放射素子と前記第１の放射素子の前記直交部との間の距離が、前記第２の放射素子と前記直交部との相互結合の量を決定することになることが理解されよう。従って、この距離を、本文中、相互ギャップと称する。
【００２７】
各放射素子の形状は、特に限定されることはなく、例えば、正方形、矩形、三角形、円形、楕円形、環状、台形、星形、又は不規則な形状であってよい。また、各放射素子は、少なくとも１つの切欠き又はカットアウトを含み得る。各放射素子の形状及び構造が、対象用途のためのアンテナの所望の特性に対応し得ることが理解されよう。
【００２８】
同様に、前記グランドプレーンの寸法及び形状を、全ての動作モードのための最適な特性を提供するために変更し得る。従って、第１のグランドプレーンは、例えば、正方形、矩形、三角形、円形、楕円形、環状、台形、星形、又は不規則な形状であってよい。また、前記グランドプレーンは、少なくとも１つの切欠き又はカットアウトを含み得る。
【００２９】
各ポートは、関連する出力の動作状態を選択するための制御手段を含む制御システムに接続され得る。前記制御システムは、出力がフロート状態になり、若しくは、グランドプレーンに接続され、又は関連するインピーダンスマッチング回路により駆動されることを可能にするように選択的に構成されたスイッチを含み得る。
【００３０】
上記の実施形態において、第１のフィードポートが前記第１の放射素子と第１のスプリッタ回路との間に設けられ、第２のフィードポートが前記第２の放射素子と第２のスプリッタ回路との間に設けられる。
【００３１】
前記第１のフィードポートは、前記放射素子の中央に、又は、中央からずらして（すなわち、前記放射素子の一方の側部の、他方の側部よりも近くに）配置されている。
【００３２】
特定の実施形態において、前記第１のフィードポートは、前記第１の放射素子の長さに沿った距離の約１／３の位置に配置され得る。これは、非対称電流をグランドプレーンに沿って発生させ、それにより、多くの異なる共振をサポートするという点で有利である。これは、また、前記第１の放射素子が、各方向において異なる電気的長さを有することにより、より多くの共振を発生することを可能にする。さらに、前記第１のフィードポートを中央からずらして配置することにより、前記第２の放射素子のためのより多くのスペースが前記第１の放射素子付近に配置されることが可能になり、これが、これらの２つの放射素子間のより良好な結合をもたらす。
【００３３】
前記第１のフィードポートは、前記グランドプレーンに、前記グランドプレーンの縁に沿って接続され得る。前記第１のフィードポートは、前記縁の中央に、又は前記縁の一方の側部寄りに接続され得る。前記第１のフィードポートを前記グランドプレーンの側部に接続することが、前記第２の放射素子が前記グランドプレーンの幅を完全に利用することを可能にする。しかし、これは、前記放射素子と前記グランドプレーンとの異なる結合効率ももたらす。
【００３４】
幾つかの実施形態において、前記第２のフィードポートは前記第１のフィードポート付近に配置される。これは、各フィードポートが独立に動作される（ＯＮ）か、若しくは、隣接するフィードポートへのドライバとして動作する（グラウンド）か、又は、電気的に接続されていない（ＯＦＦ）ことを可能にする。従って、各放射素子の動作周波数を、各放射素子に関連する異なる動作モードを選択することにより動的に同調することが可能である。以下の表は、第１のフィードポート（フィードポート１）及び第２のフィードポート（フィードポート２）のための、上記の状態の組合せの選択に基づいた幾つかの可能な動作状態を示す。
【００３５】
【表１】
2014526188.tif 000003
表１  アンテナの可能な動作状態
【００３６】
モード１及びモード２が、それぞれ、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の動作モードを示すことが理解されよう。従って、フィードポートがオンであるとき、関連する放射素子は、対応するインピーダンスマッチング回路によりサポートされる周波数で共振する被駆動（又はフィード）アンテナとして機能する。フィードポートがオフである（すなわち、電気的に接続されていない）とき、関連する放射素子は、フロートする（すなわち、サポートされる周波数のいずれにおいても共振する）ことが可能にされる。フィードポートがグラウンド状態であるとき、関連する放射素子は寄生素子として機能する（すなわち、特定の周波数で共振し、その他の放射素子がその共振周波数をサポートすることを効果的に防止する）。従って、本発明の実施形態が、慣用のアンテナ設計よりも向上した同調可能性を可能にする動作モードの多様なセットを可能にすることが理解されよう。
【００３７】
本発明の一実施形態において、前記第１の放射素子は、約０．４ＧＨｚ〜３ＧＨｚの同調範囲を有することができ、前記第２の放射素子は、約１．６ＧＨｚ〜３ＧＨｚ（又はこれ以上）の同調範囲を有し得る。
【００３８】
各放射素子が２つのポート（各々が独立のインピーダンスマッチング回路を有する）に接続されるため、同調キャパシタが、各放射素子の２つの別々の出力を同調させるために各マッチング回路にて用いられ得る。
【００３９】
幾つかの実施形態において、３つ以上の放射素子を、アンテナの周波数同調アジリティをさらに増大させるために用いてもよい。第３の又はそれ以降の放射素子を、先に定義した前記第１のギャップ内に配置し得る。第３の又はそれ以降の放射素子を、３ＧＨｚよりも大きい周波数で動作するように構成してよい。
【００４０】
上記のアンテナを用いる利点が、当業者がアンテナを複数の同時動作の周波数に容易に構成することを可能にすることであることが理解されよう。さらに、様々なインピーダンスマッチング回路構成が、アンテナがリスニングモード及びアプリケーションモードの両方で動作することを可能にするように容易に実行されることができる。こうして、上記のアンテナ設計は、広い周波数同調範囲又は広帯域性能を提供することができる。
【００４１】
前記基板は、任意の便利な寸法であってよく、一実施形態において、約１１６×４０ｍｍ２の表面積を有することができ、従って、慣用のモバイル装置内に容易に収容されることができる。前記基板の厚さを、限定はしないが、典型的に、数ミリメートルの厚さ（例えば、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、又は２．５ｍｍ）にし得ることが理解されよう。
【００４２】
本発明の一実施形態において、前記第１の放射素子及び第２の放射素子は、約４０×１０ｍｍ２の面積にわたって延在し得る。各放射素子の寸法は限定されることなく、より広い動作帯域幅又はより高い利得が要求される場合に増大させることができることが理解されよう。
【００４３】
本発明の一実施形態において、各出力のための独立の広い同調範囲を有し、且つ、４５６ＭＨｚ〜２９４６ＭＨｚまでの周波数範囲にわたり、動作帯域にわたる少なくとも６ｄＢの反射損失で動作でき、且つ、各ポート間の良好なアイソレーションを有するアンテナを設計したことが示された。
【００４４】
本発明のマルチ出力アンテナは、携帯装置にて使用されるための筐体アンテナとして構成され得る。
【００４５】
前記アンテナは、マルチプルインプット・マルチプルアウトプット（ＭＩＭＯ）用途のために構成されてもよい。従って、前記アンテナは、複数のアンテナを有するシステムに組み込まれ得る。各アンテナは、本発明に従うアンテナであっても、また、追加のスペクトル又は送信機電力を必要とせずにシステムのキャパシティを増大させるために複数の無相関チャネルを提供するように構成されてもよい。
【００４６】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様による少なくとも１つのアンテナと、少なくとも１つのさらなるアンテナとを備える、ＭＩＭＯ用途のためのアンテナ構造体が提供される。
【００４７】
前記少なくとも１つのさらなるアンテナは、平衡アンテナ又は不平衡アンテナにより構成されてもよく、また、再構成可能であってもよい。一実施形態において、前記少なくとも１つのさらなるアンテナが、本発明の第１の態様によるアンテナであってもよい。
【００４８】
各アンテナの相対位置は、良好な（又は最適な）アンテナアイソレーションを提供するように選択され得る。幾つかの実施形態において、これは、各アンテナを相互に最大可能距離だけ離間させることにより達成し得る。実際に、第１のアンテナを前記アンテナ構造体の第１の端部に配置し、第２のアンテナを前記アンテナ構造体の第２の端部に配置し得る。
【００４９】
本発明の実施形態において、前記第１アンテナと前記第２アンテナとを、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも１５０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、又は、少なくとも５０ｍｍだけ離間して配置し得る。
【００５０】
本発明の実施形態による特定のアンテナ構造体の最適な構成を評価するためにパラメータ研究を行い得ることが理解されよう。
【００５１】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様によるマルチ出力アンテナと、複数の出力の各々を目標動作周波数に同調させるように構成された自動同調システムとを備えるアンテナインタフェースモジュールが提供される。
【００５２】
従って、前記自動同調システムは、環境の変化に対応してアンテナ性能を最適化することができ、また、ユーザの手又は身体が動作周波数に与える影響を低減し得る。より詳細には、同一の（汎用）アンテナインタフェースモジュールを、多くの様々な装置に設置することが可能であり、また、この自動同調システムを用いることで、各装置の寸法及び／又は形状の相違（詳細には、インタフェースモジュールが取り付けられる各基板（例えば筐体）の寸法及び／又は形状の相違）を補償し得る。
【００５３】
前記自動同調システムは、各マッチング回路及び／又はスプリッタ回路に接続された少なくとも１つのバラクタを含み得る。前記自動同調システムは、目標動作周波数（例えば、関連するポートにおける）の反射信号のパワーレベルを監視するように、そして、前記少なくとも１つのバラクタのバイアス電圧を、前記反射信号のパワーレベルが最小化されるように調節するように配置され得る。従って、前記自動同調システムは、さらに、方向性結合器、電力検出器、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、マイクロプロセッサ、及び、少なくとも１つのデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を含み得る。デジタル−アナログ変換器の個数は、各マッチング回路及び／又はスプリッタ回路に設けられたバラクタの個数に対応し得る。従って、各バラクタのバイアス電圧は、独立のデジタル−アナログ変換換器により提供される。
【００５４】
前記自動同調システムは、さらなるバラクタ（及び、関連するデジタル−アナログ変換器）を含むことができ、これにより、前記アンテナのマッチング性能を向上させ、様々な環境における融通性を高め、且つ、信号感度を増大させ得る。
【００５５】
前記マルチ出力アンテナ制御モジュールは、さらに、上記の自動同調システムを含み得る。
【００５６】
ここで、本発明の幾つかの実施形態を、以下に説明する添付図面を参照しつつ記載する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態によるアンテナのための１組の結合された放射素子の上方斜視図である。
【図２】図１の放射素子に関連付けられた回路のブロック図である。
【図３】図２のアンテナ構造に対応する回路図である。
【図４】図３に示した回路の、Ｃ１を１ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、且つ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は１０ｐＦに固定した第１の構成に関する、周波数に対する反射損失のグラフを示す。
【図５】図３に示した回路の、Ｃ１を０．５ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、Ｃ３を１ｐＦに固定し、且つ、Ｃ２及びＣ４は１０ｐＦに固定した第２の構成に関する、周波数に対する反射損失のグラフを示す。
【図６】図３に示した回路の、Ｃ２を０．２ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、且つ、Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４は１０ｐＦに固定した第３の構成に関する、周波数に対する反射損失のグラフを示す。
【図７】図３に示した回路の、Ｃ３を１ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、且つ、Ｃ１，Ｃ２及びＣ４は１０ｐＦに固定した第４の構成に関する、周波数に対する反射損失のグラフを示す。
【図８】図３に示した回路の、Ｃ３を０．３ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、Ｃ２を１ｐＦに固定し、且つ、Ｃ１及びＣ４は１０ｐＦに固定した第５の構成に関する、周波数に対する反射損失のグラフを示す。
【図９】図３に示した回路の、Ｃ４を０．４５ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、且つ、Ｃ１，Ｃ２及びＣ３は１０ｐＦに固定した第６の構成に関する、周波数に対する反射損失のグラフを示す。
【図１０Ａ】図２のブロック図に従って作製したアンテナ構造体の上面図である。
【図１０Ｂ】図２のブロック図に従って作製したアンテナ構造体の背面図である。
【図１１】図１０Ａ及び図１０Ｂに示したマルチ出力筐体アンテナに関する、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４を１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。
【図１２】図１０Ａ及び図１０Ｂに示したマルチ出力筐体アンテナに関する、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４を１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失を測定したグラフを示す。
【図１３】結合された放射素子の２つの組を有する本発明のさらなる実施形態による筐体アンテナの構造を示す上方斜視図である。
【図１４】図１３の放射素子に関連付けられた回路のブロック図である。
【図１５】図１３及び図１４に示したマルチ出力筐体アンテナに関する、マッチング回路の各々におけるバラクタを１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。
【図１６】図１に示した実施形態と類似であるが、単一の大きい放射素子のみが設けられた本発明の一実施形態の上方斜視図である。
【図１７】図１６の放射素子に関連付けられた回路のブロック図である。
【図１８】図１６及び図１７に示したマルチ出力筐体アンテナに関する、第１バラクタＣ１を０．２２ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、且つ第２バラクタＣ２は１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。
【図１９】図１６及び図１７に示したマルチ出力筐体アンテナに関する、第２バラクタＣ２を０．３ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、且つ第１バラクタＣ１は１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。
【図２０】図１及び図２に示したマルチ出力筐体アンテナに関する、４つのバラクタ全てを１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。
【図２１】図１６に示した実施形態と類似であるが、第２の大きい放射素子が、基板の、単一の大きい放射素子の対向端に設けられた、本発明の一実施形態の上方斜視図である。
【図２２】図２１の各放射素子に関連付けられた回路のブロック図である。
【図２３】図２１及び図２２に示したマルチ出力筐体アンテナに関する、４つのバラクタ全てを１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。
【図２４】図１に示した実施形態と類似であるが、結合された放射素子の第２の組が、基板の、結合された放射素子の第１の組の対向端に設けられた、本発明の一実施形態の上方斜視図である。
【図２５】図２４に示したマルチ出力筐体アンテナに関する、８つのバラクタ全てを１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。
【図２６】本発明の実施形態における放射素子を構成し得る様々な形状の範囲を示す。
【図２７】アンテナインタフェースモジュールを第１のアンテナ筐体上に組み込んだ本発明の一実施形態の上方斜視図である。
【図２８】図２７のアンテナインタフェースモジュールの拡大上方斜視図である。
【図２９】図２８に示したアンテナインタフェースモジュールとは異なるアンテナインタフェースモジュールの拡大上方斜視図である。
【図３０Ａ】図２８のアンテナインタフェースモジュールを、図２７に示した第１アンテナ筐体に類似した第１のアンテナ筐体上に組み込んだ、本発明の一実施形態の上方斜視図である。
【図３０Ｂ】図２８のアンテナインタフェースモジュールを、図３０Ａに示したアンテナ筐体とは形状が異なる第２のアンテナ筐体上に組み込んだ、本発明の一実施形態の上方斜視図である。
【図３０Ｃ】図２８のアンテナインタフェースモジュールを、図３０Ａ及び図３０Ｂに示したアンテナ筐体とは形状が異なる第３のアンテナ筐体上に組み込んだ、本発明の一実施形態の上方斜視図である。
【図３１】図１７のアンテナ構造体に対応する、関連する自動同調システムのために設けられた２つの付加バラクタを有する回路図である。
【図３２】図３１の回路図と共に用いるための自動同調システムのブロック図である。
【図３３】図１７のアンテナ構造体に対応する、関連する自動同調システムのために設けられた４つの付加バラクタを有する回路図である。
【図３４】図３３の回路図と共に用いるための自動同調システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるアンテナ１６のための、結合された放射素子１２，１４の組１０が示されている。放射素子１２，１４は、ＷＯ２０１１／０４８３５７に記載されているものと類似であり、互いに近接して取り付けられ、ＰＣＢ（プリント回路基板）グランドプレーン（接地板）１８上で駆動される。実際には、放射素子１２，１４及びグランドプレーン１８は基板上に設けられるが、図の明瞭化のために、図１には基板が示されていない。
【００５９】
アンテナ１６の構造が非常に単純であり、また、グランドプレーン１８の寸法が１００×４０ｍｍ２であり、放射素子１２，１４の組１０が占める容積空間が４０×５×７ｍｍ３と非常に小さく、アンテナ１６が、携帯電話業界で用いられるための必要条件を満たしていることに留意されたい。
【００６０】
この特定の実施形態において、第１の放射素子１２は、グランドプレーン１８に対して平行な平坦部２０、及び、グランドプレーン１８に対して直交している直交部２２を有するＬ字状のマイクロストリップパッチにより構成されている。平坦部２０が、基板の、グランドプレーン１８から横方向に離間された対向側に設けられていることが理解されよう。直交部２２は、平坦部２０の縁から、グランドプレーン１８より最も遠くに延在し、従って、直交部２２はグランドプレーン１８から、いわゆる第１のギャップ２４だけ離間されている。この特定の実施形態において、第１のギャップ２４は１０ｍｍよりも小さい。
【００６１】
第２の放射素子１４もマイクロストリップパッチによって構成され、この場合、平坦な矩形の形態である。第２の放射素子１４も、グランドプレーン１８に対して直交するように向けられて、第１のギャップ２４内に配置されている。こうして、第２の放射素子１４は、Ｌ字状の第１の放射素子１２により、隣接した２つの側部上で効果的に包囲されている。図示されている実施形態において、第２の放射素子１４は第１の放射素子１２の長さの半分を多少超える寸法であり、第１の放射素子１２の側縁から延在している。グランドプレーン１８と第２の放射素子１４との間の距離は、いわゆる第２のギャップ２６を形成している。第２の放射素子１４と第１の放射素子１２の直交部２２との間の距離が、第２の放射素子１４と直交部２２との相互結合の量を決定することになり、従って、この距離を、相互ギャップ２８と称する。
【００６２】
図２に示されているように、各放射素子１２，１４は、それぞれ、第１のスプリッタ回路３０，第２のスプリッタ回路３２に、第１のフィード（給電）ポート３４，第２のフィードポート３６を介して接続されている。この特定の実施形態において、第１のフィードポート３４，第２のフィードポート３６は導線により構成されているが、その他の実施形態において、その他のフィード（給電）機構、例えば、マイクロストリップフィードライン（給電線）又は非直接的な電磁結合を用いることが可能である。
【００６３】
図１を再び参照すると、第１のフィードポート３４が、第１の放射素子１２の直交部２２と第１のスプリッタ回路３０（グランドプレーン１８の最も近い縁の付近に配置されている）との間に延在し、且つ、第１の放射素子１２の長さに沿った距離の約１／３の位置に配置されている。先に述べたように、これは、グランドプレーン１８と第１の放射素子１２とが多くの異なる共振をサポートすることを可能にするという点で有利である。第２のフィードポート３６は第１のフィードポート３４に隣接して配置され、隣接する第２のスプリッタ回路３２に接続している。
【００６４】
図２に示されているように、第１のスプリッタ回路３０は、第１の放射素子１２の唯一の第１のフィードポート３４を第１のポート３８と第２のポート４０とに分配するように配置されている。第１のポート３８に第１のマッチング（整合）回路４２が設けられ、第２のポート４０に第２のマッチング回路４４が設けられている。同様に、第２のスプリッタ回路３２は、第２の放射素子１４の唯一の第２のフィードポート３６を第３のポート４６と第４のポート４８とに分配するように配置されている。第３のポート４６に第３のマッチング回路５０が設けられ、第４のポート４８に第４のマッチング回路５２が設けられている。２つのスプリッタ回路３０，３２、４つのマッチング回路４２，４４，５０、５２、及び、４つのポート３８，４０，４６，４８が共に、マルチ出力アンテナ１６のための制御モジュール５４を構成している。制御モジュール５４は、ポートの各々を駆動してマッチング回路の各々をシステムの要求条件に従って同調させるための制御手段も含み得る。
【００６５】
図３は、図２に示したアンテナ１６に対応する回路図を示す。各スプリッタ回路３０，３２は、キャパシタ（コンデンサ）ＣＳ１，ＣＳ２及びインダクタＬＳ１，ＬＳ２を含み、これらのキャパシタとインダクタとは、並列に接続され、Ｔジャンクションにて合流してそれぞれの第１のフィードポート３４、第２のフィードポート３６に接続される。第１のスプリッタ回路３０のキャパシタＣＳ１の値は０．３ｐＦであり、第２のスプリッタ回路３２のキャパシタＣＳ２の値は０．６ｐＦであり、各インダクタＬＳ１，ＬＳ２の値は１ｎＨである。
【００６６】
第１のスプリッタ回路３０のキャパシタＣＳ１は第１のマッチング回路４２に直列に接続され、そして、第１のスプリッタ回路３０のインダクタＬＳ１は第２のマッチング回路４４に直列に接続されている。同様に、第２のスプリッタ回路３２のキャパシタＣＳ２は第３のマッチング回路５０に直列に接続され、そして、第２のスプリッタ回路３２のインダクタＬＳ２は第４のマッチング回路５２に直列に接続されている。
【００６７】
マッチング回路４２，４４，５０，５２は、各々、バラクタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に並列に接続されている第１のインダクタＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３，ＬＭ４を含み、そして、バラクタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、第２のインダクタＬＭ５，ＬＭ６，ＬＭ７，ＬＭ８に直列に接続されている。第１のインダクタＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３，ＬＭ４は、全てグランドプレーンに接続されており、インダクタの各々の値は、以下の通り、ＬＭ１＝３．５５９ｎＨ，ＬＭ２＝３．５３３ｎＨ，ＬＭ３＝２．２ｎＨ，ＬＭ４＝２．６ｎＨ，Ｌｍ５＝３９ｎＨ，ＬＭ６＝４８ｎＨ，ＬＭ７＝４．４ｎＨ，ＬＭ８＝２１ｎＨである。バラクタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は全て、０．２ｐＦ〜１０ｐまでの同調範囲を有し、これにより、それぞれのポート３８，４０，４６，４８が、関連する出力共振を様々な周波数に同調させることを可能にする。
【００６８】
アンテナ１６の設計プロセスにおける第１のステップが、図１に示した構造をシミュレートすることであったことに留意されたい。シミュレーションの全てを、ＣＳＴ社のマイクロウェーブスタジオ(Microwave Studio)（商標）の過渡ソルバを用いて実行した。次いで、アンテナ応答を示すｓ２Ｐファイルを、図３に示したマッチングネットワークを設計するための出発点として用いた。次いで、独立のマッチング回路の各々内の部品の値を、アンテナ１６の反射損失特性及び各ポート３８，４０，４６，４８間のアイソレーションを最適化するために調整した。バラクタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は全て、設計プロセスのこの段階中は１０ｐＦに固定した。さらに、スプリッタ回路３０，３２の部品の値を、各ポート３８，４０，４６，４８のための適切な効率を達成しつつ４つの無相関の出力を提供するように選択した。
【００６９】
図４は、図３に示した回路の、Ｃ１を１０ｐＦから１ｐＦまで変化させ、一方、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は１０ｐＦに固定した第１の構成に関する、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。こうして、バラクタＣ１の値を変えることにより、第１のポート３８（ポート１）に関連する共振周波数を４５９ＭＨｚから７２３ＭＨｚまで移動させることが可能であることが分かる。第２のポート４０（ポート２）、第３のポート４６（ポート３）及び第４のポート４８（ポート４）に関連する共振周波数も図４に示されており、バラクタＣ１を変化させたとき、ポート３の共振周波数のみが僅かに影響を受け、その他の２つのポートの共振周波数はほぼ不動であったことが明らかである。
【００７０】
しかし、ポート１とポート３との間のアイソレーションが、２つの共振周波数が互いに近づいたために低下した（すなわち、カップリングが増大した）ことも分かった。従って、さらなるシミュレーション（バラクタＣ１を１０ｐＦから０．５ｐＦまで変化させ、且つ、Ｃ３を１ｐＦに固定し、その他の２つのバラクタ（すなわちＣ２及びＣ４）を１０ｐＦに固定した）を行い、図５に示した。この場合、ポート１の共振周波数が４５９ＭＨｚから１０３８ＭＨｚまで同調され、且つ、他の全てのポート（ポート３を含む）との良好なアイソレーション（すなわち、−７ｄＢよりも低値）を得た。
【００７１】
図６は、図３に示した回路の、Ｃ２を１０ｐＦから０．２ｐＦまで変化させ、Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４は１０ｐＦに固定した第３の構成に関する、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。従って、ポート２の共振周波数を１５００ＭＨｚから２１８１ＭＨｚまで移動し、尚且つ、その他の全てのポートとの良好なアイソレーション（すなわち、−７ｄＢよりも低値）を得ることが可能である。
【００７２】
同様に、図７は、図３に示した回路の、Ｃ３を１０ｐＦから１ｐＦまで変化させ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４は１０ｐＦに固定した第４の構成に関する、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。この場合、ポート３の共振周波数は８４３ＭＨｚから１２４２ＭＨｚまで同調されている。
【００７３】
図８は、バラクタＣ３を１０ｐＦから０．３ｐＦまで変化させ、Ｃ２を０．２ｐＦに固定し、その他の２つのバラクタ（すなわちＣ１及びＣ４）を１０ｐＦに固定したときの反射損失をシミュレートした様子を示す。この場合、ポート３の共振周波数は８４３ＭＨｚから１９３５ＭＨｚまで同調されることができ、且つ、その他全てのポートとの良好なアイソレーション（すなわち、−７ｄＢよりも低値）を得た。
【００７４】
最後に、図９は、図３に示した回路の、Ｃ４を１０ｐＦから０．４５ｐＦまで変化させ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は１０ｐＦに固定した第６の構成に関する、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。このように、ポート４の共振周波数を２３７３ＭＨｚから２９０１ＭＨｚまで移動し、且つ、その他全てのポートとの良好なアイソレーション（すなわち、−７ｄＢよりも低値）を得ることが可能である。
【００７５】
上記のシミュレーションの結果により、各ポートと関連付けられた独立のマッチング回路を同調させることにより、そのポートと関連する動作周波数及び帯域幅を、他のポートの共振周波数に影響を及ぼすことなく変えることが可能であることが明らかである。
【００７６】
以下の表１は、シミュレートした理想上の部品（すなわち、寄生損失が無い）を有するアンテナシステムの効果及び実現利得をまとめたものであり、この結果は概ね非常に良好であり、このアンテナを、携帯機器のためのマルチ出力筐体アンテナとして使用するための適切な候補であることを示している。
【００７７】
【表１】
2014526188.tif 000004
表１  理想的な回路部品を有するマルチ出力筐体アンテナに関するシミュレーション上の効率及び利得
【００７８】
上記の内容を実証するために、本出願の出願人は、実際の部品を有するアンテナもシミュレートし、試作装置を作製して示した。この目的は、アンテナシステムの周波数アジリティを示すだけでなく、ＤＶＢ−Ｈ、ＧＳＭ７１０、ＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＧＰＳ１５７５、ＧＳＭ１８００、ＰＣＳ１９００、及びＵＭＴＳ２１００の周波数帯を同時にカバーするモバイル機器にて用いるための、又は、多重解像度スペクトル検出を必要とするコグニティブ無線システムにて用いるためのアンテナシステムの可能性を示すことであった。
【００７９】
試作の筐体アンテナ６０を図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。アンテナ６０は、図１に示した、結合された１組の放射素子を備え、これらの放射素子は、図２及び図３に示したスプリッタ回路、マッチング回路及びポートに接続されている。この例において、アンテナ６０は、誘電率が２．３３、厚さが１．１４３ｍｍのマイクロ波基板６２（ＴＬＹ−３−０４５０−Ｃ５として公知の材料）から作製され、厚さが０．０１７７８ｍｍの金属接地板６４を備えている。結合された放射素子を、ロハセル（商標）(Rohacell)発泡材構造物７０により支持した。構造物７０は動作周波数帯内で１．０８の誘電率を有する。図３の電気部品は、各々基板６２上に設けられて、それぞれのポート（ポート１、ポート２、ポート３及びポート４）の各々に接続されている。従って、結合素子の１つの組７０を、装置の４つの別々の共振を励起させるために用いた。
【００８０】
テストした実施形態において、デモンストレーションのために、図３のバラクタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を、１０ｐＦの固定値を有するキャパシタに置き換えた。
【００８１】
図１１は、アンテナ６０に関する、実際の部品を用いた場合をシミュレートしたＳパラメータを示す。これは、４つのポートのための共振周波数が、それぞれ、４６２ＭＨｚ、８７６ＭＨｚ、１５１８ＭＨｚ、及び２３７０ＭＨｚであり、その反射損失が、それぞれ、−２０．８３ｄＢ、−７．４６２ｄＢ、−２６．２５ｄＢ、及び、−３２．３６ｄＢであることを示す。また、図１１から、各ポート間のカップリングの値が全て−１２ｄＢよりも低値であることも分かる。
【００８２】
表２は、実際の部品を用いた場合のアンテナ６０に関する、シミュレーションした効率及び実現利得を示す。例えば、ポート１は、４６２ＭＨｚで−９．９５９ｄＢの実現利得を有し（これは、仕様要求条件を満たす）、その他のポートからの出力も適切な効率及び実現利得を有する。
【００８３】
【表２】
2014526188.tif 000005
表２  図１０に示した実際の回路部品を用いた場合の試作アンテナに関するシミュレートされた効率及び利得
【００８４】
図１２は、アンテナ６０に関する測定されたＳパラメータを示す。測定結果は、４つのポートのための共振周波数が、それぞれ、４８１ＭＨｚ、８３７ＭＨｚ、１４５９ＭＨｚ及び２７１１ＭＨｚであり、その反射損失が、それぞれ、−１３．２５ｄＢ、−１１．９４ｄＢ、−１０．６６ｄＢ、及び、−１５．８３ｄＢであることを示す。また、図１２は、各ポート間のカップリングが、ポート３とポート４（すなわちＳ４３）との間のカップリング（−６．７６ｄＢ）以外はほぼ−７ｄＢよりも低値であることも示している。概して、測定結果は、シミュレーションと比較してほぼ同等であり、両者の差異はいずれも、製造上の許容差（例えば、追加のはんだの結果）によるものと考えられる。
【００８５】
以上のことから、アンテナ６０（結合された１組の放射素子７０を有する）を、上記のようなスプリッタ回路及びマッチング回路と共に動作させることにより、周波数調整可能な独立の挙動を有する４つの出力（これらの出力は、共に、４５６ＭＨｚ〜２９４６ＭＨｚの周波数範囲をカバーすることができ、その反射損失は動作帯域にわたって６ｄＢである）を提供できることが明らかであろう。
【００８６】
また、本出願の出願人は、より多数の独立に調整可能な出力を提供するために、より多数の結合された放射素子の組をスプリッタ回路及びマッチング回路と共に用いることも提案する。この概念を実証するために、２組の結合された放射素子を有する筐体アンテナ８０をシミュレートした。アンテナ８０の放射素子の構造が図１３に示されている。アンテナ８０は、図１に関連して以上に記載したアンテナと基本的に同一であるが、結合された放射素子８４，８６の第２の組８２も備えている。結合された放射素子８４，８６の第２の組８２は、先に記載した結合された放射素子１２，１４の第１の組１０と同一であるが、基板の側部の中央付近に配置されている。しかし、結合された放射素子８４，８６の第２の組８２の配置がこれに限定されず、基板周囲の任意の位置に設けられることができることに留意されたい。また、出力の個数をさらに増やすために、結合された放射素子のさらなる組（又は、さらなる個々の放射素子も）をアンテナ８０に組み込み得ることも明らかであろう。
【００８７】
図１４に示されているように、各放射素子１２，１４，８４，８６は、フィードラインを介してスプリッタ回路３０，３２，８８，９０に接続され、そして、各スプリッタ回路３０，３２，８８，９０は、２つの別々のポート３８，４０，４８，５０，１００，１０２，１０４，１０６に関連付けられた２つの別々のマッチング回路４２，４４，５０，５２，９２，９４，９６，９８に接続されている。マッチング回路及びスプリッタ回路の各々の構造は、図３に示したものと同一であるが、部品の各々の値は、アンテナ８０の反射損失特性及び各ポート間のアイソレーションを最適化するように値を調節して決定されるため、異なり得る。
【００８８】
図１５に示されているように、２組の結合された放射素子を用いることにより、独立に同調可能な８つの出力（１，２，３，４，５，６，７，８）を得ることが可能である。この例にて得られる８つの共振周波数は、それぞれ、４６０ＭＨｚ、７１０ＭＨｚ、１０６０ＭＨｚ、１４６０ＭＨｚ、１６２０ＭＨｚ、１７９０ＭＨｚ、２０９０ＭＨｚ、及び２５００ＭＨｚであり、その反射損失は、それぞれ、−８．３７４ｄＢ、−８．３２６ｄＢ、−１６．９６ｄＢ、−１５．２４ｄＢ、−２８．８８ｄＢ、−２０．７ｄＢ、−１７．２５ｄＢ、及び、−３０．４７ｄＢである。図１５におけるポート間の最大アイソレーションは、−６．４２ｄＢである。
【００８９】
図１６は、マルチ出力アンテナ１１０の上方斜視図であり、アンテナ１１０は、図１に示したアンテナと類似であるが、単一の大きい放射素子１２のみを、ハンドセット筐体内で共振を励起させるために用いる。先に記載したように、放射素子１２は、グランドプレーン１８に対して平行な平坦部２０、及び、グランドプレーン１８に対して直交している直交部２２を有するＬ字状のマイクロストリップパッチにより構成されている。平坦部２０は、基板（図示せず）の、グランドプレーン１８から横方向に離間された対向する側に設けられている。直交部２２は平坦部２０の縁から、グランドプレーン１８より最も遠くに延在しており、従って、直交部２２はグランドプレーン１８から、第１のギャップ２４だけ離間されている。この特定の実施形態において、第１のギャップ２４は１０ｍｍよりも小さい。
【００９０】
アンテナ１１０は、図１のアンテナとは異なり、グランドプレーン１８の寸法が５０×２０ｍｍ２であり、放射素子１２が占める空間が２０×２×３．５ｍｍ３であり、従って、アンテナ１１０は、携帯電話業界での使用に十分に適している。
【００９１】
図１７に示されているように、単一の放射素子１２が第１のスプリッタ回路３０に、第１のフィードポート３４を介して接続されている。図１６を再び参照すると、第１のフィードポート３４は、放射素子１２の直交部２２と、グランドプレーン１８の最も近い縁の付近に配置された第１のスプリッタ回路３０（図１７に示す）との間に延在し、且つ、放射素子１２の長さに沿った距離の約１／３の位置に配置されている。
【００９２】
図１７に示されているように、第１のスプリッタ回路３０は、放射素子１２の唯一の第１のフィードポート３４を第１のポート３８と第２のポート４０とに分配するように配置されている。第１のポート３８に第１のマッチング回路４２が設けられ、第２のポート４０に第２のマッチング回路４４が設けられている。スプリッタ回路３０、２つのマッチング回路４２，４４，及び、２つのポート３８，４０が共に、マルチ出力アンテナ１１０のための制御モジュール５４を構成している。上記のアンテナと同様に、制御モジュール５４は、ポートの各々を駆動して、マッチング回路の各々をシステムの要求条件に従って同調させるための制御手段も含み得る。各ポートが独立のマッチング回路を組み込んでいるため、ポートの動作周波数及び帯域幅を独立に、その他の共振周波数に影響を与える（例えば、その他のポートを介して制御される）ことなく、変えられることが理解されよう。
【００９３】
別個には図示していないが、図１７の装置に対応する回路構造は、大きい放射素子１２に関して図３に示した構造と同様であり、第１のバラクタＣ１及び第２のバラクタＣ２を含む。
【００９４】
図１８は、図１６及び図１７に示したマルチ出力筐体アンテナ１１０に関する、第１のバラクタＣ１を０．２２ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、第２のバラクタＣ２は１０ｐＦに固定したときの周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。図示されているように、この設定は、ポート１の共振周波数が９００ＭＨｚから１８９６ＭＨｚまで移動され、且つ、ポート２とのアイソレーションが良好である（すなわち、−７ｄＢよりも低値）ことを可能にする。図１９は、図１６及び図１７に示したマルチ出力筐体アンテナ１１０に関する、第２のバラクタＣ２を０．３ｐＦから１０ｐＦまで変化させ、一方、第１のバラクタＣ２は１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。図示されているように、これは、ポート２の共振周波数が２４４８ＭＨｚから３０００ＭＨｚを超える周波数に移動され、且つ、ポート１とのアイソレーションが良好である（すなわち、−７ｄＢよりも低値）ことを可能にする。このように、単一の放射素子１２を用いて２つの別々の出力を有することが可能である。
【００９５】
図２０は、図１及び図２に示した、１組の放射素子１２，１４を組み込んだマルチ出力筐体アンテナ１６（この例においては、放射素子が占める容積空間が２０ｍｍ×２ｍｍ×３．５ｍｍ、グランドプレーンの寸法が５０ｍｍ×２０ｍｍである）に関する、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。図３に基づき、０．１ｐＦ〜１０ｐＦの同調範囲を有する４つのバラクタ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を用いた。図２０は、４つのバラクタ全てを１０ｐＦに固定した場合の、４つのポートの各々と関連する４つの別々の出力を示す。４つの共振周波数は、それぞれ、６７０ＭＨｚ，１８４０ＭＨｚ，３６００ＭＨｚ、及び、５１９０ＭＨｚであり、その反射係数は、それぞれ、−９．６０８ｄＢ、−１２．８１ｄＢ，−１３．２１ｄＢ、及び、−１５．０４ｄＢである。ポート間の最大アイソレーションは−７．２５３ｄＢである。
【００９６】
図２１は、マルチ出力アンテナ１２０の上方斜視図であり、アンテナ１２０は、図１６に示したアンテナと類似であるが、第２の大きい放射素子１２’が、ハンドセット筐体の、単一の大きい放射素子１２の対向端に設けられている。放射素子１２’は、グランドプレーン１８に対して平行な平坦部２０’、及び、グランドプレーン１８に対して直交している直交部２２’を有するＬ字状のマイクロストリップパッチにより構成されている。平坦部２０’は、基板（図示せず）の、グランドプレーン１８から横方向に離間された対向する側に設けられている。直交部２２’は平坦部２０’の縁から、グランドプレーン１８より最も遠くに延在しており、従って、直交部２２’はグランドプレーン１８から、第１のギャップ２４’だけ離間されている。この特定の実施形態において、第１のギャップ２４’は１０ｍｍよりも小さい。
【００９７】
図２２に示されているように、放射素子１２は、先に記載した例と同様に、第１のスプリッタ回路３０に第１のフィードポート３４を介して接続され、放射素子１２’は、第２のスプリッタ回路３０’に第２のフィードポート３４’を介して接続されている。図２１を再び参照すると、第２のフィードポート３４’が、放射素子１２’の直交部２２’と、グランドプレーン１８の最も遠い縁の付近に配置された第２のスプリッタ回路３０’（図１７に示されている）との間に延在し、且つ、放射素子１２’の長さに沿った距離の約１／３の位置に配置されている。こうして、放射素子１２’は、グランドプレーン１８の、放射素子１２とは反対の縁に設けられている。
【００９８】
図２２に示されているように、第１のスプリッタ回路３０は、放射素子１２の唯一の第１のフィードポート３４を第１のポート３８と第２のポート４０とに分配するように配置され、先の例と同様に、第１のポート３８は第１のマッチング回路４２を有し、第２のポート４０は第２のマッチング回路４４を有する。同様に、第２のスプリッタ回路３０’は、放射素子１２’の唯一の第２のフィードポート３４’を第３のポート３８’と第４のポート４０’とに分配するように配置され、第３のポート３８’は第３のマッチング回路４２’を有し、第４のポート４０’は第４のマッチング回路４４’を有する。
【００９９】
別個には図示していないが、図２２の装置に対応する回路構造は、図３に示した構造と基本的に同様であり、小さい要素が放射素子１２’に置き換えられており、放射素子１２’は放射素子１２に結合されていない。そして、０．１ｐＦ〜１０ｐＦの同調範囲を有する４つのバラクタ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）が用いられる。
【０１００】
図２３は、図２１及び図２２に示したマルチ出力筐体アンテナ１２０に関する、４つの全てのバラクタを１０ｐＦに固定したときの、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。この結果、４つの別々の共振周波数、６８０ＭＨｚ，１４３０ＭＨｚ、２９１０ＭＨｚ、及び４５２０ＭＨｚが得られ、その反射係数は、それぞれ、−９．４９８ｄＢ、−１４．４０ｄＢ、−２０．１９ｄＢ、及び、−２６．９ｄＢである。図２３に示されている最大アイソレーションは−１０．８４ｄＢである。こうして、２つの放射素子１２、１２’を用いて４つの別々の出力を有することが可能である。
【０１０１】
図２４は、マルチ出力アンテナ１３０の上方斜視図であり、アンテナ１３０は、図１に示したアンテナと類似であるが、結合された放射素子１２’，１４’の第２の組１０’が、グランドプレーン１８の、結合された放射素子１２，１４の第１の組１０の対向端に設けられている。結合された放射素子の各組の構造は、先に記載した構造と同一であるが、アンテナ１３０においては、グランドプレーンの寸法が５０ｍｍ×２０ｍｍであり、結合された放射素子の各組が占める容積空間が２０ｍｍ×２ｍｍ×３．５ｍｍである。また、マッチング回路の配列は、図１４に示した配列と同様であり、４つの放射素子１２，１４，１２’，１４’を用いて８つの別々の出力を生成するために８つの別々のポートが用いられている。
【０１０２】
図２５は、図２４に示したマルチ出力筐体アンテナ１３０に関する、８つのバラクタ（各マッチング回路につき１つ）の全てを１０ｐＦに固定した場合の、周波数に対する反射損失をシミュレートしたグラフを示す。８つの異なる共振周波数は、それぞれ、６３０ＭＨｚ、１１７０ＭＨｚ、１６７０ＭＨｚ、２３９０ＭＨｚ、３０９０ＭＨｚ、３８１０ＭＨｚ、４４９０ＭＨｚ及び、５３４０ＭＨｚであり、その反射損失は、それぞれ、−９．６１２ｄＢ、−６．７８８ｄＢ、−９．４８３ｄＢ、−９．８５７ｄＢ、−１０．５２ｄＢ、−１３．８１ｄＢ、−１９．５３ｄＢ、及び、−１５．３７ｄＢである。図２４に示されている最大アイソレーションは−８．８６９ｄＢである。
【０１０３】
各マッチング回路における各バラクタの値を変化させることにより、各出力を周波数範囲にわたり同調させて大きい動作エンベロープをカバーすることができることが理解されよう。また、単一の放射素子を、適切なスプリッタ回路及びマッチング回路と共に用いて、周波数同調可能な独立の挙動を有する２つの出力を提供できることが明らかである。同様に、２つの放射素子を用いて４つの出力を提供し、また、４つの放射素子を用いて８つの出力を提供することができる。また、所望の個数の出力を生成するためのその他の実施形態も、本発明に従う、スプリッタ回路、マッチング回路、及び放射素子の適切な組合せを組み込むことにより考えられる。
【０１０４】
図２６は、本発明の任意の実施形態における基板（例えば、ハンドセット筐体又はＰＣＢ）の共振モードを励起するために用いられる放射素子を構成し得る様々な形状を示す。放射素子の形状は、上記のようなブラケット形状に限定されることはなく、任意の寸法を有する任意の形状、すなわち、円形１４０、矩形１４２、楕円形１４４、正方形１４６、三角形１４８、又は台形１５０であってよい。また、放射素子が共振素子であってもよく、或いは、おそらく、より多くの場合に非共振素子であり得ることにも留意されたい。
【０１０５】
本発明の一態様は、上記のようなマルチ出力アンテナと、複数の出力の各々を目標動作周波数に同調させるように構成された自動同調システム（例えば、汎用適応同調システム）とを備えるアンテナインタフェースモジュール（ＡＩＭ）を提供する。こうして、自動同調システムがアンテナ性能を環境変化に応じて最適化し得ること、及び、ユーザの手又は身体が動作周波数に与える影響を低減し得ることを提示する。より詳細には、同一の（汎用）アンテナインタフェースモジュールを、多数の様々な装置（例えば、携帯電話）に設置することが可能になり、また、この自動同調システムを用いることにより、各装置の寸法及び／又は形状の相違（詳細には、インタフェースモジュールが取り付けられる各基板（例えば筐体）の寸法及び／又は形状の相違）を補償し得る。
【０１０６】
先に述べたように、マルチ出力アンテナに、２つの出力を提供する１つの放射素子、４つの出力を提供する２つの放射素子、などを設けることが可能である。各出力の共振周波数は、自動同調システムにより、目標動作周波数に自動的に同調されることになる。このアンテナインタフェースモジュール（ＡＩＭ）は、マルチサーチ(multi-searching)機能のためのソフトウェアデファインド(Software Defined)システム及びコグニティブ無線システムに、或いは、現在又は将来の任意の携帯機器に、使用中のアンテナ性能を最適化するために適用されるであろう。
【０１０７】
先に例示したように、放射素子は、筐体アンテナ基板に取り付けられる外付け部品として設けられ得る。或いは、放射素子は、図２７に示されているように、筐体アンテナ基板１６２に取り付けられるアンテナインタフェースモジュール１６０の一部として構成され得る。この実施形態において、アンテナインタフェースモジュール１６０は矩形の基板１６２の角部に取り付けられ、矩形のグランドプレーン１６４が基板１６２の上面に設けられて、アンテナインタフェースモジュール１６０の開始部に合致する位置で終端となっている。
【０１０８】
図２８は、アンテナインタフェースモジュール１６０の拡大上方斜視図である。アンテナインタフェースモジュール１６０は複数層のプリント回路基板（ＰＣＢ）１６６から構成されており、単一のブラケット形状の非共振放射素子１６８を有する。非共振放射素子１６８は、ＰＣＢ１６６の表層の１つの縁に沿ってプリントされた平坦な矩形部１７０、及び、平坦な矩形部１７０の自由長縁からＰＣＢ１６６の深さ方向に下方に延在する矩形の直交部１７２を含む。図示されていないが、ＰＣＢ１６６は、回路部品の全てと、アンテナインタフェースモジュール１６０に関連するマッチング回路、スプリッタ回路、及び、自動同調システムのために必要なマイクロプロセッサとを含む。このような集積回路システムは、任意の適切な回路技術（すなわち、単純な単一層又は複数層から成るＰＣＢ（プリント回路基板）、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック）、ＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック）など）により設計及び作製され得る。
【０１０９】
図２９は、別のアンテナインタフェースモジュール１７４の拡大上方斜視図である。アンテナインタフェースモジュール１７４は、図２８に関して以上に記載したモジュールと基本的に同一であるが、第２の非共振放射素子１７６をさらに含んで、さらなる２つの出力を提供する。図示されているように、第２の放射素子１７６は、寸法及び形状が直交部１７２と類似であるが、ＰＣＢ１６６層内に組み込まれており、従って、放射素子１７６は、基本的に、平坦な矩形部１７０の他方の長縁付近からＰＣＢ１６６を通って下方に延在する。
【０１１０】
図３０Ａ〜図３０Ｃは、図２８のアンテナインタフェースモジュール１６０を、様々な異なるアンテナ基板に取り付けた様子を示す。第１の基板１８０（図３０Ａ）は、図２７に示した基板に基本的に類似している。第２の基板１８２（図３０Ｂ）は、図３０Ａに示した基板よりも幅狭で且つ長い。第３の基板１８４（図３０Ｃ）は、図３０Ａに示した基板よりも幅広で且つ短い。これらのそれぞれにおいて、アンテナインタフェースモジュール１６０は、矩形の基板１８０，１８２，１８４の角部上に取り付けられ、矩形のグランドプレーン１８６が基板の上面に設けられて、アンテナインタフェースモジュール１６０の開始部に合致する位置で終端となっている。使用において、アンテナインタフェースモジュール１６０の各々がその自動同調システムを用いて、基板１８０，１８２，１８４の異なる形状を、出力を所望の動作周波数に同調させるように補うことが理解されよう。このように、アンテナインタフェースモジュール１６０は、異なる寸法又は形状を有する装置（すなわち、携帯電話）に用いるのに適し、従って、汎用アンテナインタフェースモジュールを構成する。
【０１１１】
図３１は、図１７のアンテナ構造に対応する回路図１９０を示す。この回路図は、関連する自動同調システムのために設けられた２つの付加（シャント）バラクタＣ４及びＣ５を有する。こうして、回路図１９０は、アンテナインタフェースモジュール１６０での使用に適し、単一の放射素子１６８に接続されたスプリッタ回路１９２、ポート１に接続された第１のマッチング回路１９４、ポート２に接続された第２のマッチング回路１９６を含む。付加バラクタＣ４及びＣ５は、スプリッタ回路１９２と各マッチング回路１９４，１９６との間に設けられ、接地されている。実際、付加バラクタＣ４及びＣ５の各々の値は、以下に記載するように自動同調システムにより、各ポートを所望の出力周波数に再同調させるように制御される。各マッチング回路１９４，１９６のバラクタＣ２及びＣ３は、関連する各出力の広い同調範囲を得るためにそのまま用いられていることが理解されよう。
【０１１２】
図３２は、アンテナインタフェースモジュール１６０にて図３１の回路図１９０と共に用いるための自動同調システム２００のブロック図である。自動同調システム２００は、各ポート（入力ＲＦ＿１及び入力ＲＦ＿２）における目標動作周波数の反射信号のパワーレベルを監視し、そして、それぞれの付加バラクタＣ４及びＣ５のバイアス電圧を、反射信号のパワーレベルが最小化されるように調節するように配置されている。従って、図示されているように、自動同調システム２００は、さらに、各ポートにそれぞれに接続された方向性結合器２０２，２０４、各方向性結合器２０２，２０４にそれぞれに接続された電力検出器２０６，２０８、各電力検出器２０６，２０８にそれぞれに接続されたサンプリングアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２１０，２１２、各ＡＤＣ２１０，２１２にそれぞれに接続されたマイクロプロセッサ２１４，２１６、及び、マイクロプロセッサ２１４，２１６の各々にそれぞれに接続された２つのデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２１８を含む。各マイクロプロセッサ２１４，２１６は、バイアス電圧を、回路図１９０におけるバラクタＣ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の関連する１つに（ＤＡＣ２１８を介して）提供するように構成された適切なアルゴリズムを用いる。
【０１１３】
図３３は、図３１のアンテナ構造体に対応する回路図２１０を示す。この回路図２１０は、関連する自動同調システムのためのさらなる２つの付加（シャント）バラクタＣ６及びＣ７を有し、これにより、ＡＩＭのマッチング性能を向上させ、また、様々な環境における融通性を高め、且つ、信号感度を増大させる。回路図２１０は、基本的に、図３１に関して記載した回路図と同様であるが、２つの付加（シャント）バラクタＣ６及びＣ７を有し、バラクタＣ６及びＣ７は、それぞれ、各マッチング回路２１２，２１４において初期シャントインダクタＬ４及びＬ５に接続され、次いで、接地されている。こうして、単一の放射素子１６８に２つのマッチング回路２１２，２１４が設けられ、これらのマッチング回路の各々が３つのバラクタを含む。
【０１１４】
図３４は、アンテナインタフェースモジュール１６０において図３３の回路図２１０と共に用いるための自動同調システム２２０のブロック図である。自動同調システム２２０は、図３２に関して先に記載したシステムとほぼ同一であるが、各マイクロプロセッサ２２２，２２４が、各マッチング回路２１２，２１４の３つのバラクタの関連する１つにバイアス電圧を（３つの別々のＤＡＣ２２６を介して）提供するように構成された適切なアルゴリズムを用いる。こうして、自動同調システム２２０は、合計６つのＤａｃｅ（デジタルアナログ変換器）２２６を含み、これらの６つのＤＡＣは、図３３の回路図の６つのアビエータ(aviator)に接続されている。
【０１１５】
上記によれば、本発明の実施形態は、既存のセルラーサービス、例えば、ＤＶＢ−Ｈ、ＧＳＭ７１０、ＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＧＰＳ１５７５、ＧＳＭ１８００、ＰＣＳ１９００、ＵＭＴＳ２１００、及びＷｉＦｉの帯域を同時にカバーすることができるマルチ出力同調可能アンテナを提供する。また、このアンテナは、多重解像度スペクトル検出を必要とするようなコグニティブ無線システムにも適している。従って、本発明が提示するアンテナは、マルチサービスアクセスを同時に必要とする携帯機器の理想的な候補であり、特に、小型端末（例えば、スマートフォン、ラップトップ、及びＰＤＡｓ）を含む用途に十分に適している。
【０１１６】
当業者は、上記の実施形態に、様々な修正を、本発明の範囲から逸脱せずになし得ることを理解するであろう。詳細には、一実施形態に関して記載された特徴を、その他の実施形態にも組み込み得る。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  放射素子の組
１２  大きい放射素子
１４  小さい放射素子
１６  マルチ出力アンテナ
１８  グランドプレーン
２０  平坦部
２２  直交部
２４  第１のギャップ
２６  第２のギャップ
２８  相互ギャップ
３０  第１のスプリッタ回路
３２  第２のスプリッタ回路
３４  第１のフィードポート
３６  第２のフィードポート
３８  第１のポート
４０  第２のポート
４２  第１のマッチング回路
４４  第２のマッチング回路
４６  第３のポート
４８  第４のポート
５０  第３のマッチング回路
５２  第４のマッチング回路
５４  制御モジュール
６０  筐体アンテナ
６２  アンテナ基板
６４  金属接地板
８０  筐体アンテナ
８２  放射素子の第２の組
８４  放射素子
８６  放射素子
８８  第３のスプリッタ回路
９０  第４のスプリッタ回路
９２  マッチング回路
９４  マッチング回路
９６  マッチング回路
９８  マッチング回路
１１０  マルチ出力アンテナ
１２０  マルチ出力アンテナ
１３０  マルチ出力アンテナ
１６０  アンテナインタフェースモジュール
１６６  プリント回路基板
１６８  非共振放射素子
２１８  デジタル−アナログ変換器
【図１】
2014526188.tif 000006
【図２】
2014526188.tif 000007
【図３】
2014526188.tif 000008
【図４】
2014526188.tif 000009
【図５】
2014526188.tif 000010
【図６】
2014526188.tif 000011
【図７】
2014526188.tif 000012
【図８】
2014526188.tif 000013
【図９】
2014526188.tif 000014
【図１０】
2014526188.tif 000015
【図１１】
2014526188.tif 000016
【図１２】
2014526188.tif 000017
【図１３】
2014526188.tif 000018
【図１４】
2014526188.tif 000019
【図１５】
2014526188.tif 000020
【図１６】
2014526188.tif 000021
【図１７】
2014526188.tif 000022
【図１８】
2014526188.tif 000023
【図１９】
2014526188.tif 000024
【図２０】
2014526188.tif 000025
【図２１】
2014526188.tif 000026
【図２２】
2014526188.tif 000027
【図２３】
2014526188.tif 000028
【図２４】
2014526188.tif 000029
【図２５】
2014526188.tif 000030
【図２６】
2014526188.tif 000031
【図２７】
2014526188.tif 000032
【図２８】
2014526188.tif 000033
【図２９】
2014526188.tif 000034
【図３０】
2014526188.tif 000035
【図３１】
2014526188.tif 000036
【図３２】
2014526188.tif 000037
【図３３】
2014526188.tif 000038
【図３４】
2014526188.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月7日(2014.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランドプレーンを含む、放射筐体として構成された筐体上に取り付けられた１以上の
非共振放射素子と、前記１つの非共振放射素子又は各非共振放射素子に接続された少なく
とも２つのマッチング回路と、を備えるマルチ出力アンテナであって、
前記１つの非共振放射素子又は各非共振放射素子が、複数の出力を提供するために前記
放射筐体の複数の共振モードを励起するように構成されており、
各マッチング回路が、独立の共振周波数を駆動するように配置された独立のポートに関
連付けられており、これにより、前記１つの放射素子又は各放射素子が、複数の出力を同
時に提供するように動作可能であり、且つ、
前記アンテナが、各出力が複数の異なる動作周波数で動作し得るように同調可能である
マルチ出力アンテナ。
【請求項２】
グランドプレーンを含む、放射筐体として構成された筐体上に取り付けられた１以上の
非共振放射素子に接続するためのマルチ出力アンテナ制御モジュールであって、前記１つ
の非共振放射素子又は各非共振放射素子が、複数の出力を提供するために前記放射筐体の
複数の共振モードを励起するように構成されており、前記制御モジュールが、
前記１つの非共振放射素子又は各非共振放射素子に接続するために配置された少なくと
も２つのマッチング回路を含み、
各マッチング回路が、独立の共振周波数を駆動するように配置された独立のポートに関
連付けられており、これにより、前記１つの放射素子又は各放射素子が、複数の出力を同
時に提供するように動作可能であり、且つ、
前記制御モジュールが、各出力が複数の異なる動作周波数で動作し得るように同調可能
である、マルチ出力アンテナ制御モジュール。
【請求項３】
前記１つの放射素子又は各放射素子が前記少なくとも２つのマッチング回路にスプリッ
タ回路を介して接続され、且つ、前記スプリッタ回路が前記１つの放射素子又は各放射素
子のために設けられた単一のフィードポートを２つ以上のポートに分配するように機能す
る、請求項１に記載のマルチ出力アンテナ、又は、請求項２に記載の制御モジュール。
【請求項４】
前記スプリッタ回路が、並列に接続され且つＴジャンクションを介して単一のフィード
ポートに合流されたキャパシタ及びインダクタを含む、請求項３に記載のマルチ出力アン
テナ又は制御モジュール。
【請求項５】
前記スプリッタ回路の前記キャパシタが、第１のポートに関連付けられた第１のマッチ
ング回路に直列に接続され、且つ、前記スプリッタ回路の前記インダクタが、第２のポー
トに関連付けられた第２のマッチング回路に直列に接続されている、請求項４に記載のマ
ルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項６】
各マッチング回路が、当該マッチング回路のそれぞれのポートが当該ポートの出力を様
々な周波数に同調させることを可能にするように再構成可能である、請求項１、又は請求
項１に従属する請求項３〜５のいずれか一項に記載のマルチ出力アンテナ、或いは、請求
項２、又は請求項２に従属する請求項３〜５のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項７】
２つより多くのマッチング回路及びポートが各放射素子に関連付けられている、請求項
１、又は請求項１に従属する請求項３〜６のいずれか一項に記載のマルチ出力アンテナ、
或いは、請求項２、又は請求項２に従属する請求項３〜６のいずれか一項に記載の制御モ
ジュール。
【請求項８】
前記アンテナが１組の非共振放射素子を備え、前記非共振放射素子の各々が２つのマッ
チング回路に接続され、且つ、前記２つのマッチング回路が２つの異なるポートに関連付
けられており、これにより、前記アンテナが４つまでの出力を同時に提供するように動作
可能である、請求項１、又は請求項１に従属する請求項３〜７のいずれか一項に記載のマ
ルチ出力アンテナ、或いは、請求項２、又は請求項２に従属する請求項３〜６のいずれか
一項に記載の制御モジュール。
【請求項９】
前記１組の放射素子が互いに結合されており、各放射素子が、２つの別々のポートに分
割された関連するフィードポートを有し、且つ、各ポートに、各放射素子に関連付けられ
た２つの別々の出力の一方の独立の同調のために構成された独立のインピーダンスマッチ
ング回路が設けられている、請求項８に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１０】
前記筐体が基板を含み、前記基板が、当該基板の第１の側部に形成されたグランドプレ
ーンを有する、請求項１、又は請求項１に従属する請求項３〜９のいずれか一項に記載の
マルチ出力アンテナ、或いは、請求項２、又は請求項２に従属する請求項３〜９のいずれ
か一項に記載の制御モジュール。
【請求項１１】
第１の放射素子が、前記基板の、前記第１の側部に対向する第２の側部に設けられてお
り、且つ、前記グランドプレーンから横方向に離間されている、請求項１０に記載のマル
チ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１２】
前記第１の放射素子が、平坦部、及び、前記グランドプレーンに対する直交部を有する
Ｌ字状の金属パッチにより構成されている請求項１１に記載のマルチ出力アンテナ又は制
御モジュール。
【請求項１３】
前記直交部が、前記平坦部の縁から、前記グランドプレーンより最も遠くに延在し、こ
れにより、前記直交部が前記グランドプレーンから、いわゆる第１のギャップだけ離間さ
れている請求項１２に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１４】
第２の放射素子が、前記グランドプレーンに対して直交している平坦な金属パッチによ
り構成されている請求項１３に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１５】
前記第２の放射素子が、前記グランドプレーンと前記第１の放射素子の前記直交部との
間に配置されている請求項１４に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１６】
各ポートが、前記関連付けられた出力の動作状態を選択するための制御手段を含む制御
システムに接続されている、請求項１、又は請求項１に従属する請求項３〜１５のいずれ
か一項に記載のマルチ出力アンテナ、或いは、請求項２、又は請求項２に従属する請求項
３〜１５のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項１７】
第１のフィードポートが第１の放射素子と第１のスプリッタ回路との間に設けられ、第
２のフィードポートが第２の放射素子と第２のスプリッタ回路との間に設けられている、
請求項８に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１８】
前記第１のフィードポートが前記第１の放射素子に対して中央からずらして配置されて
いる請求項１７に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項１９】
前記第２のフィードポートが前記第１のフィードポートに近接して配置されている請求
項１７又は１８に記載のマルチ出力アンテナ又は制御モジュール。
【請求項２０】
請求項１、又は請求項１に従属する請求項３〜１９のいずれか一項に記載の少なくとも
１つのアンテナ、及び、少なくとも１つのさらなるアンテナを備えるアンテナ構造体。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのさらなるアンテナが、再構成可能であり得る平衡アンテナ又は不
平衡アンテナにより構成されている請求項２０に記載のアンテナ構造体。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのさらなるアンテナが、請求項１、又は請求項１に従属する請求項
３〜１９のいずれか一項にも記載されている請求項２０又は２１に記載のアンテナ構造体
。
【請求項２３】
第１のアンテナが前記構造物の第１の端部に配置され、第２のアンテナが前記構造物の
第２の端部に配置されている請求項２２に記載のアンテナ構造体。
【請求項２４】
請求項１、又は請求項１に従属する請求項３〜１９のいずれか一項に記載のマルチ出力
アンテナ、或いは、請求項２、又は請求項２に従属する請求項３〜１９のいずれか一項に
記載の制御モジュール、或いは、請求項２０〜２３のいずれかに記載のアンテナ構造体、
のうちの１以上を備える携帯電子機器。
【請求項２５】
請求項１、又は請求項１に従属する請求項３〜１９のいずれか一項に記載のマルチ出力
アンテナと、
複数の出力の各々を目標動作周波数に同調させるように構成された自動同調システムと
、を備えるアンテナインタフェースモジュール。
【請求項２６】
複数の出力の各々を目標動作周波数に同調させるように構成された自動同調システムを
さらに備える、請求項２、又は請求項２に従属する請求項３〜１９のいずれか一項に記載
のマルチ出力アンテナ制御モジュール。
【国際調査報告】
2014526188.tif 000040
2014526188.tif 000041
2014526188.tif 000042