(57)【要約】  本発明は、広帯域回路及びこれを含む通信装置に関し、本発明の一実施形態によれば、第１サービス帯域で動作するアンテナとその給電部との間に介在され、前記アンテナが前記第１サービス帯域より広い第２サービス帯域で動作するようにする広帯域回路であって、一端が前記給電部と連結される第１線路と；一端が接地面の一部と連結される第２線路と；前記第１線路の他端と前記第２線路の他端との間に介在される第１キャパシタと；一端が接地面の他の一部と連結され、前記第１線路に平行に設けられる第３線路と；一端が前記アンテナと連結され、前記第２線路に平行に設けられる第４線路と；前記第３線路の他端と前記第４線路の他端との間に介在される第２キャパシタと；前記第１線路と前記第３線路との間に介在される第３キャパシタと；前記第１線路と前記第３線路との間に介在され、且つ前記第３キャパシタに比べて前記第１、第３線路の他端に近く介在される第１インダクタと；前記第２線路と前記第４線路との間に介在される第４キャパシタと；前記第２線路と前記第４線路との間に介在され、且つ前記第４キャパシタに比べて前記第２、第４線路の他端に近く介在される第２インダクタと；を含む広帯域回路が提供される。
2015507878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１サービス帯域で動作するアンテナとその給電部との間に介在され、前記アンテナが前記第１サービス帯域よりも広い第２サービス帯域で動作するようにする広帯域回路であって、
一端が前記給電部と連結される第１線路と；
一端が接地面の一部と連結される第２線路と；
前記第１線路の他端と前記第２線路の他端との間に介在される第１キャパシタと；一端が前記接地面の他の一部と連結され、前記第１線路に平行に設けられる第３線路と；
一端が前記アンテナと連結され、前記第２線路に平行に設けられる第４線路と；
前記第３線路の他端と前記第４線路の他端との間に介在される第２キャパシタと；前記第１線路と前記第３線路との間に介在される第３キャパシタと；
前記第１線路と前記第３線路との間に介在され、且つ前記第３キャパシタに比べて前記第１、第３線路の他端に近く介在される第１インダクタと；
前記第２線路と前記第４線路との間に介在される第４キャパシタと；
前記第２線路と前記第４線路との間に介在され、且つ前記第４キャパシタに比べて前記第２、第４線路の他端に近く介在される第２インダクタと；
を含む広帯域回路。
【請求項２】
前記第２線路の一端と前記接地面の一部との間に第１チューニング素子がさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載の広帯域回路。
【請求項３】
前記第３線路の一端と前記接地面の他の一部との間に第２チューニング素子がさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載の広帯域回路。
【請求項４】
前記第１〜第４線路は、印刷回路基板（ＰＣＢ）に形成され、
前記第１〜第４キャパシタ及び前記第１、第２インダクタは、前記印刷回路基板に付着する素子であることを特徴とする請求項１に記載の広帯域回路。
【請求項５】
前記第１〜第４線路は、軟性印刷回路基板（ＦＰＣＢ）に形成され、
前記第１〜第４キャパシタ及び前記第１、第２インダクタは、前記軟性印刷回路基板に付着する素子であることを特徴とする請求項１に記載の広帯域回路。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の広帯域回路を含む通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナとその給電部との間に介在される広帯域回路及びこれを含む通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＳＭクワッドバンド（ｑｕａｄ  ｂａｎｄ）及びＷ２１００バンドを同時に満足するペンタバンド（ｐｅｎｔａ  ｂａｎｄ）アンテナが各種通信装置に使用されて来た。このような特性を満足する従来のアンテナの一例を説明すれば次の通りである。
【０００３】
図１を参照すれば、キャリア１１０及び放射体１２０を含む従来の逆Ｆタイプ（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｆ  ｔｙｐｅ）アンテナ１００が示されている。逆Ｆタイプアンテナであるから、放射体１２０の一部が給電端１２１及び接地端１２２となる。給電端１２１は、通信装置の給電部と連結され、接地端１２２は、通信装置の接地面と連結される。図１に示されたアンテナ１００は、ＧＳＭクワッドバンド及びＷ２１００バンドのサービス帯域で動作し、周波数を基準で見れば、８２４〜９６０ＭＨｚ、１７１０〜２１７０ＭＨｚで動作すると見られる。
【０００４】
ところが、最近、ＧＳＭクワッドバンド（ｑｕａｄ  ｂａｎｄ）及びＷ２１００バンドを同時に満足しながらも、このようなサービス帯域以外にＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）帯域でも動作可能なアンテナの市販が要求されている。特にＬＴＥ  １３バンド（７４６〜７８７ＭＨｚ）までに動作帯域が拡張されるアンテナの設計が要求される。しかし、λ／４以下で動作する小型アンテナがこのようなすべてのサービス帯域を満足するように設計することは、容易なことではない。次のような問題点が顕著に発生するからである。
【０００５】
第一に、アンテナの広帯域化及び高利得化は、小型化に相反した特性である。すなわち、アンテナを小さくしながら、帯域幅を拡張し、利得を高めることは、非常に難しい。それにもかかわらず、市場では、アンテナの小型化、広帯域化及び高利得化を同時に要求するので問題になる。
【０００６】
第二に、アンテナの小型化は、低周波帯域の共振を導きにくい問題点がある。共振周波数は、アンテナのサイズに依存する特性があり、共振周波数を低めるほどアンテナのサイズが大きくなる。したがって、ＬＴＥ  １３バンドのようにＧＳＭクワッドバンドより低い周波数帯域で動作するアンテナを設計する場合、そのサイズは、必然にさらに大きくなる。したがって、小型化を具現しにくい。
【０００７】
第三に、アンテナのサービス帯域が一部拡張されれば、既存に設計されたアンテナをそのまま活用することができない問題がある。言い換えれば、従来技術によってはＧＳＭクワッドバンド及びＷ２１００バンドを満足するように設計されたアンテナをそのまま活用しながらＬＴＥ  １３バンドでも動作するように設計することはできない。したがって、サービス帯域を拡張するかまたは変更するためには、アンテナを再設計しなければならない。ところが、アンテナをはじめから再び設計すれば、既存に開発したアンテナをそのまま使用することができないので、既に投入された努力と資本を活用しない問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、アンテナとその給電部との間に介在される回路を追加し、アンテナの動作帯域幅を拡張する技術を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、アンテナとその給電部との間に介在される回路だけを追加することによって、アンテナの動作帯域幅を拡張することができる技術を提供するので、別にアンテナを再設計するのに投与される努力と費用を節減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、第１サービス帯域で動作するアンテナとその給電部の間に介在され、前記アンテナが前記第１サービス帯域より広い第２サービス帯域で動作するようにする広帯域回路であって、一端が前記給電部と連結される第１線路と；一端が接地面の一部と連結される第２線路と；前記第１線路の他端と前記第２線路の他端との間に介在される第１キャパシタと；一端が前記接地面の他の一部と連結され、前記第１線路に平行に設けられる第３線路と；一端が前記アンテナと連結され、前記第２線路に平行に設けられる第４線路と；前記第３線路の他端と前記第４線路の他端との間に介在される第２キャパシタと；前記第１線路と前記第３線路との間に介在される第３キャパシタと；前記第１線路と前記第３線路との間に介在され、且つ前記第３キャパシタに比べて前記第１、第３線路の他端に近く介在される第１インダクタと；前記第２線路と前記第４線路との間に介在される第４キャパシタと；前記第２線路と前記第４線路との間に介在され、且つ前記第４キャパシタに比べて前記第２、第４線路の他端に近く介在される第２インダクタと；を含む広帯域回路が提供される。
【００１１】
また、前記第２線路の一端と前記接地面の一部との間に第１チューニング素子がさらに含まれることができる。
【００１２】
また、前記第３線路の一端と前記接地面の他の一部との間に第２チューニング素子がさらに含まれることができる。
【００１３】
また、前記第１〜第４線路は、印刷回路基板（ＰＣＢ）に形成され、前記第１〜第４キャパシタ及び前記第１、第２インダクタは、前記印刷回路基板に付着する素子である。
【００１４】
また、前記第１〜第４線路は、軟性印刷回路基板（ＦＰＣＢ）に形成され、前記第１〜第４キャパシタ及び前記第１、第２インダクタは、前記軟性印刷回路基板に付着する素子である。
【００１５】
また、本発明によれば、前記広帯域回路を含む通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
前述した構成による本発明の一実施形態によれば、既存のアンテナのデザインを変形することなく、アンテナとその給電部との間に介在され、アンテナを広帯域化する回路が提供されるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
図１は、従来技術によるアンテナを示す斜視図である。
図２は、本発明の一実施形態による広帯域回路を適用した状態を示す斜視図である。
図３は、本発明の一実施形態による広帯域回路を拡大した斜視図である。
図４は、本発明の一実施形態による広帯域回路の等価回路図である。
図５は、本発明の一実施形態による広帯域回路を適用した場合と適用しない場合の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を比較したグラフである。
図６は、本発明の一実施形態による広帯域回路を適用した場合と適用しない場合の利得を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、多様な変更を行うことができ、様々な実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されなければならない。
【００１９】
また、任意の構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、または「接続されて」いると言及されたときには、他の構成要素に直接的に連結されているかまたは接続されていることができるが、中間に他の構成要素が存在することができると理解されなければならない。
【００２０】
また、本出願で使用した用語は、ただ特定の実施形態を説明するために使用されるものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈的に明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されなければならない。
【００２１】
以下、本発明による多様な実施形態を添付の図面を参照して詳しく説明する。但し、本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される公知技術及びその構成に対する具体的な説明を省略する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による広帯域回路をアンテナに結合した状態を示す斜視図である。図２に示されたアンテナ１００は、キャリア１１０及び放射体１２０を含む。逆Ｆタイプアンテナであるから、放射体１２０の一部に給電端１２１及び接地端１２２が形成される。給電端１２１は、本発明の一実施形態による広帯域回路２００と連結され、接地端１２２は、通信装置の接地面と連結される。図３では、逆Ｆタイプのアンテナを適用したが、これは、例示的なものに過ぎず、逆Ｌタイプのアンテナまたは多様な形態の他のアンテナが適用されることができる。但し、本発明に適用されるアンテナは、ダイポールアンテナよりも、モノポールアンテナまたはモノポールが変形された形態のアンテナであることが好ましい。このようなアンテナが適用されることによって、本発明の広帯域回路がバルーン（Ｂａｌｕｎ）として動作せず、不平衡型信号（ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）を媒介する役目をすると見られる。また、本発明に適用されるアンテナは、λ／４以下のサイズを有する小型アンテナであることが好ましい。大型アンテナの場合、敢えて本発明による広帯域回路を適用しないとしても、広帯域化及び高利得化を具現する様々な方法があるからである。
【００２３】
一方、アンテナ１００は、元々第１サービス帯域で動作する。すなわち、本発明の一実施形態による広帯域回路なしにアンテナ１００が単独で動作する場合、使用可能なサービス帯域を第１サービス帯域であると言える。ここで、第１サービス帯域は、単純に1つのサービス帯域だけを意味するものではなく、1つ以上のサービス帯域を含むこともできる。
【００２４】
本発明の目的は、アンテナ１００が第１サービス帯域より広い第２サービス帯域でも動作することができるようにすることにある。このような目的は、本発明の一実施形態による広帯域回路２００が通信装置の給電部４００とアンテナ１００との間に介在されることによって達成される。
【００２５】
広帯域回路２００は、独立された部品で提供されることもできるが、結局には、通信装置に適用することを目標とする。したがって、本発明のさらに他の実施形態によれば、後述する広帯域回路２００を含む通信装置が提供される。すなわち、本発明の広帯域回路２００は、アンテナ１００を必要とする通信装置に使用される回路なので、移動通信端末機、スマートホン、ノートパソコンなど各種通信装置に適用されることができる。
【００２６】
以下、前述した目的を達成するための本発明の一実施形態による広帯域回路２００の具体的な構造を説明する。
【００２７】
図３を参照すれば、本発明の一実施形態による広帯域回路が詳しく示される。また、図４を参照すれば、本発明の一実施形態による広帯域回路の等価回路図が示される。図４の（ａ）は、等価回路図だけを示すものであり、図４の（ｂ）は、図３と対応するように参照符号を追加したものである。
【００２８】
図３、図４を参照すれば、本発明の一実施形態による広帯域回路は、第１線路２１１、第２線路２１２、第３線路２１３、第４線路２１４、第１キャパシタ２３１、第２キャパシタ２３２、第３キャパシタ２３３、第４キャパシタ２３４、第１インダクタ２５１、第２インダクタ２５２を含む。
【００２９】
第１線路２１１は、一端２１１ａが給電部４００と連結され、他端２１１ｂが第１キャパシタ２３１と連結される。第２線路２１２は、一端２１２ａが接地面の一部３００ａと連結され、他端２１２ｂが第１キャパシタ２３１と連結される。すなわち、第１線路２１１の他端２１１ｂと第２線路の他端２１２ｂとの間に第１キャパシタ２３１が介在される構造と見られる。
【００３０】
第３線路２１３は、一端２１３ａが接地面の他の一部３００ｂと連結され、他端２１３ｂが第２キャパシタ２３２と連結される。第４線路２１４は、一端２１４ａがアンテナ１００から延長した給電端１２１と連結され、他端２１４ｂが第２キャパシタ２３２と連結される。すなわち、第３線路２１３の他端２１３ｂと第４線路の他端２１４ｂとの間に第２キャパシタ２３２が介在される構造と見られる。
【００３１】
第１線路２１１と第３線路２１３は、互いに平行に設けられ、第２線路２１２と第４線路２１４は、互いに平行に設けられる。ここで、平行に設けられるという意味は、物理的に完全に平行であることを意味するものではない。それぞれの線路が相互離隔して延長するものと理解することができる。
【００３２】
第１線路２１１と第３線路２１３との間には、第３キャパシタ２３３と第１インダクタ２５１が介在される。第１インダクタ２５１は、第３キャパシタ２３３に比べて第１、第３線路の他端２１１ｂ、２１３ｂに近く介在される。
【００３３】
第２線路２１２と第４線路２１４との間には、第４キャパシタ２３４と第２インダクタ２５２が介在される。第２インダクタ２５２は、第４キャパシタ２３４に比べて第２、第４線路の他端２１２ｂ、２１４ｂに近く介在される。
【００３４】
アンテナの共振周波数チューニングのために、第２線路２１２の一端２１２ａと接地面の一部３００ａとの間に第１チューニング素子２７１が含まれることができる。そして、第３線路２１３の一端２１３ａと接地面の他の一部３００ｂとの間に第２チューニング素子２７２がさらに含まれることができる。第１、第２チューニング素子２７１、２７２としてはインダクタを使用することができ、インダクタのインダクタンス値を調節することによって、周波数帯域を微細に調整することができる。もちろん第１、第２チューニング素子としてインダクタだけを使用しなければならないものではなく、場合によってインダクタではなく、キャパシタを使用することができる。
【００３５】
第１〜第４線路２１１、２１２、２１３、２１４は、印刷回路基板ＰＣＢに形成されることができる。すなわち印刷回路基板に形成された導線を第１〜第４線路として使用することができる。これにより、第１〜第４キャパシタ２３１、２３２、２３３、２３４及び第１、第２インダクタ２５１、２５２は、印刷回路基板に付着する素子の形態で構成することができる。例えば、チップ（ｃｈｉｐ）形態の素子などを使用することができる。
【００３６】
または、第１〜第４線路２１１、２１２、２１３、２１４を軟性印刷回路基板ＦＰＣＢに形成することができ、第１〜第４キャパシタ２３１、２３２、２３３、２３４及び第１、第２インダクタ２５１、２５２は、軟性印刷回路基板に付着する素子の形態で構成することができる。通信装置のメイン回路基板と別に本発明による広帯域回路を形成する場合、一般印刷回路基板よりも軟性印刷回路基板を使用することによって、製作を容易にすることができる。
【００３７】
以下、本発明の一実施形態による広帯域回路２００が適用された場合の効果を説明する。
図５は、本発明の一実施形態による広帯域回路を適用した場合と適用しない場合の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を比較したグラフである。図５を参照すれば、広帯域回路なしにアンテナだけを適用した場合に比べて広帯域回路を適用した場合が全般的に帯域幅が拡張されることを確認することができる。特にＬＴＥ  １３バンド（７４６〜７８７ＭＨｚ）でも、ＶＳＷＲが３以下に低下することが分かる。
【００３８】
図６は、本発明の一実施形態による広帯域回路を適用した場合と適用しない場合の利得を比較したグラフである。図６を参照すれば、広帯域回路なしにアンテナだけを適用した場合に比べて広帯域回路を適用した場合が全般的に帯域幅が拡張されることを確認することができる。一部の区間では、利得が減少する部分が現われるが、これは、性能に致命的な水準ではない。むしろＬＴＥ  １３バンド（７４６〜７８７ＭＨｚ）で利得が確実に改善することを確認することができる。
【００３９】
図５及び図６によって表現された効果を要約すれば、アンテナ１００だけを単独で使用するときには動作しなかったサービス帯域であっても、本発明の一実施形態による広帯域回路を適用することによって、動作可能なサービス帯域になるということが分かる。
【００４０】
前述した内容において、第１サービス帯域には、ＬＴＥ  １３バンドが含まれず、第２サービス帯域には、ＬＴＥ１３バンドが含まれることを例示的に説明した。しかし、このような説明によって第１サービス帯域と第２サービス帯域が特定されるものではない。前記説明は、例示的な形態に過ぎず、他のサービス帯域にも適用されることができることは当然なことである。
【００４１】
このような効果が現われる理由は、次のように説明されることができる。一般的にアンテナ給電線路のインピーダンスは、５０オーム（Ω）を有する。したがって、負荷インピーダンスとして働くアンテナのインピーダンスと入力インピーダンスとして働く給電線路のインピーダンスとの不整合（ｍｉｓｓ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）をどれほど広い帯域幅で整合（ｍａｔｃｈｉｎｇ）させることができるかがアンテナ性能に非常に重要な要素になる。もし、インピーダンス変換器をアンテナと給電線路との間に介在し、整合特性を誘導すれば、インピーダンス変換器の磁界カップリングを介して信号が励起され、給電線路の特定周波数のインピーダンスではなく、アンテナのインピーダンスのような広い帯域でのインピーダンス整合が可能であるから、帯域幅を拡張することができる。本発明の広帯域回路は、このようにインピーダンス変換器を基本モデルとし、且つこれをキャパシタ及びインダクタだけで具現し、広帯域化を図るものである。すなわち、受動素子を結合し、所定の回路を具現することによって、広帯域回路を構成することができる。
【００４２】
キャパシタ及びインダクタを用いてこのような回路を具現すれば、一般的なインピーダンス変成器を適用することより、キャパシタンス、インダクタンスの値を容易に調節することができるので、設計者の意図に合わせて周波数を容易に変更することができるという長所がある。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して説明した。ここで、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならないし、本発明の技術的思想に相当する意味や概念として解釈されなければならない。
【００４４】
したがって、本明細書に記載した実施形態と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎないものであり、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【符号の説明】
【００４５】
１００  アンテナ
１１０  キャリア
１２０  放射体
１２１  給電端
１２２  接地端
２００  広帯域回路
２１１  第１線路
２１２  第２線路
２１３  第３線路
２１４  第４線路
２３１  第１キャパシタ
２３２  第２キャパシタ
２３３  第３キャパシタ
２３４  第４キャパシタ
２５１  第１インダクタ
２５２  第２インダクタ
２７１  第１チューニング素子
２７２  第２チューニング素子
３００  接地面
４００  給電部
【図１】
2015507878.tif 000003
【図２】
2015507878.tif 000004
【図３】
2015507878.tif 000005
【図４（ａ）】
2015507878.tif 000006
【図４（ｂ）】
2015507878.tif 000007
【図５】
2015507878.tif 000008
【図６】
2015507878.tif 000009
【国際調査報告】
2015507878.tif 000010
2015507878.tif 000011
2015507878.tif 000012
2015507878.tif 000013