(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯通信装置で用いられるマルチバンド無線アンテナ構造は、
短絡平面と；
第１の共振周波数を有する第１の導電領域で形成された第１の放射要素であって、該第１の導電領域が第１の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第１の端部を有し、該第１の放射要素が前記第１の端部に隣接して配置された給電用の第１の給電ポイントを有する第１の放射要素と、前記第１の導電領域に隣接して設けられた第２の導電領域で形成された第２の放射要素であって、該第２の導電領域が前記第２の放射要素を短絡するためおよび給電用の前記第１の給電ポイントを共有するための前記第１の導電領域の第１の端部に電気的に接続された第２の端部を有する第２の放射要素とからなるサブアンテナ構造と；
前記サブアンテナ構造に隣接した第３の導電領域で形成された第３の放射要素であって、該第３の導電領域が第３の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第３の端部を有し、該第３の放射要素が前記第３の端部に隣接して配置された給電用の第２の給電ポイントを有する第３の放射要素と；
開位置と閉位置とのあいだで操作可能で、前記第１の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第１の切換え装置と；
開位置と閉位置とのあいだで操作可能で、前記第２の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第２の切換え装置とからなり、
前記第２の切換え装置が閉位置に操作され、それにより第２の給電ポイントを短絡し、かつ第１の切換え装置が第１の給電ポイントを給電可能にするために開位置に操作されたとき、前記第２の放射要素が実質的に第１の共振周波数より低い第２の共振周波数を有し、かつ前記第３の放射要素が全体的に前記第１の共振周波数よりも高い第３の共振周波数を有し、
前記第１の切換え装置が閉位置に操作され、それにより第１の給電ポイントを短絡し、かつ第２の切換え装置が第２の給電ポイントを給電可能にするために開位置に操作されたとき、前記第３の放射要素が全体的に前記第３の共振周波数よりも高い第４の共振周波数を有するマルチバンド無線アンテナ。
【請求項２】
前記第１の切換え装置が閉位置に操作され、かつ第２の切換え装置が開位置に操作されたとき、前記第１の放射要素が実質的に前記第３の共振周波数と等しい第５の共振周波数を有する請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項３】
前記第１の共振周波数が実質的に１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの範囲にある請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項４】
前記第２の共振周波数が実質的に８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲にある請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項５】
前記第３の共振周波数が実質的に１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの範囲にある請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項６】
前記第４の共振周波数が実質的に１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの範囲にある請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項７】
前記第３の導電領域が前記第１の導電領域に隣接している請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項８】
前記第３の導電領域が前記第２の導電領域に隣接している請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項９】
前記第２の導電領域が前記第１の導電領域の少なくとも２つの側に隣接している請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１０】
前記第２の導電領域が前記第１の導電領域の少なくとも３つの側に隣接している請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１１】
前記切換え装置が、少なくとも１つのＰＩＮダイオードからなる請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１２】
前記切換え装置が、少なくとも１つのＦＥＴスイッチからなる請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１３】
前記切換え装置が、少なくとも１つのＭＥＭＳスイッチからなる請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１４】
前記切換え装置が、ソリッドステートスイッチからなる請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１５】
前記携帯通信装置が携帯電話である請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１６】
前記携帯通信装置が個人用デジタル支援装置である請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１７】
前記携帯通信装置が携帯コンピュータである請求項１記載のマルチバンド無線アンテナ。
【請求項１８】
短絡平面と；
第１の共振周波数を有する第１の導電領域で形成された第１の放射要素であって、該第１の導電領域が第１の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第１の端部を有し、該第１の放射要素が前記第１の端部に隣接して配置された給電用の第１の給電ポイントを有する第１の放射要素と、前記第１の導電領域に隣接して設けられた第２の導電領域で形成された第２の放射要素であって、該第２の導電領域が前記第２の放射要素を短絡するためおよび給電用の前記第１の給電ポイントを共有するための前記第１の導電領域の第１の端部に電気的に接続された第２の端部を有する第２の放射要素とからなるサブアンテナ構造と；
前記サブアンテナ構造に隣接した第３の導電領域で形成された第３の放射要素であって、該第３の導電領域が第３の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第３の端部を有し、該第３の放射要素が前記第３の端部に隣接して配置された給電用の第２の給電ポイントを有する第３の放射要素と；を含むマルチバンドアンテナ構造の少なくとも４つの共振周波数を達成するための方法であって、前記方法が、
開位置と閉位置とのあいだで操作可能で、前記第１の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第１の切換え装置を設ける工程；
開位置と閉位置とのあいだで操作可能で、前記第２の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第２の切換え装置を設ける工程、かつ
前記第２の切換え装置を閉位置に設定し、それにより第２の給電ポイントを短絡し、かつ第１の切換え装置が第１の給電ポイントを給電可能にするために開位置にあり、そのため前記第２の放射要素に実質的に第１の共振周波数より低い第２の共振周波数を発生させ、かつ前記第３の放射要素に全体的に前記第１の共振周波数よりも高い第３の共振周波数を発生させる工程、または
前記第１の切換え装置を閉位置に設定し、それにより第１の給電ポイントを短絡し、かつ第２の切換え装置が第２の給電ポイントを給電可能にするために開位置にあり、そのため前記第３の放射要素に全体的に前記第３の共振周波数よりも高い第４の共振周波数を発生させる工程を含む方法。
【請求項１９】
前記第１の切換え装置が閉位置に設定され、かつ第２の切換え装置が開位置に設定されたとき、前記第１の放射要素が実質的に前記第３の共振周波数と等しい第５の共振周波数を発生する請求項１記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の共振周波数が実質的に８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲にある請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の共振周波数が実質的に１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの範囲にある請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記第３の共振周波数が実質的に１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの範囲にある請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
前記第４の共振周波数が実質的に１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの範囲にある請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全般的に無線アンテナに関する。さらに詳しくは、携帯電話のような携帯通信装置に用いられる内部マルチバンドアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
携帯電話用小型アンテナの開発は、携帯電話機の小型化、携帯電話の寸法にかかわらずあるレベル以下でユーザにより吸収された無線周波数（ＲＦ）の電力量を維持するための要求、およびマルチモード電話の採用により、最近多くの注目を受けている。携帯電話機本体内部に設けられるマルチバンドアンテナを提供することは、有効で、好ましく、かつさらに必要である。そして、これらのアンテナは、Ｅ−ＧＭＳ９００（８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）、ＧＳＭ１８００（１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚ）、ＰＣＳ１９００（１８５９ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚ）およびＵＭＴＳ（１９００ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚ）のような複合システム内で動作することが可能であるべきである。短絡パッチアンテナ（shorted patch antenna）または平面反転Ｆアンテナ（ＰＩＦＡｓ）は、２以上の共振周波数を提供するために用いられている。たとえば、リューらは、デュアルバンドＰＩＦＡを開示し（非特許文献１参照）、パンキナホは携帯電話用内部アンテナとして用いることができる、いくつかの周波数範囲のための二重共振アンテナ構造を開示し（特許文献１参照）、イソハタラらは、相対的に低い比吸収率（ＳＡＲ）の数値である平面アンテナを開示し（特許文献２参照）、ソンらはトリプルバンドＰＩＦＡを開示している（非特許文献２参照）。ＵＭＴＳ周波数で動作可能な携帯電話は近い将来に現実のものとなるので、ＵＭＴＳ周波数でＧＳＭ周波数と同様に動作可能なアンテナ構造を提供することは、有効かつ好ましい。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第６，１４０，９６６号明細書
【特許文献２】
欧州特許第０９９７９７０Ａ１号明細書
【非特許文献１】
デュアル周波数平面反転Ｆアンテナ、アンテナおよび伝播のＩＥＥＥ報告書、第４５版、第１０号、１９９７年１０月、ｐ．１４５１−１４５８
【非特許文献２】
トリプルバンド平面反転Ｆアンテナ、アンテナおよび伝播のＩＥＥＥ国際シンポジウムダイジェスト、第２版、フロリダ州オーランド、１９９９年７月１１〜１６日、ｐ．９０８−９１１
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、携帯通信装置で用いられるマルチバンド無線アンテナ構造は、
短絡平面と；
第１の共振周波数を有する第１の導電領域で形成された第１の放射要素であって、該第１の導電領域が第１の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第１の端部を有し、該第１の放射要素が前記第１の端部に隣接して配置された給電用の第１の給電ポイントを有する第１の放射要素と、前記第１の導電領域に隣接して設けられた第２の導電領域で形成された第２の放射要素であって、該第２の導電領域が前記第２の放射要素を短絡するためおよび給電用の前記第１の給電ポイントを共有するための前記第１の導電領域の第１の端部に電気的に接続された第２の端部を有する第２の放射要素とからなるサブアンテナ構造と；
前記サブアンテナ構造に隣接した第３の導電領域で形成された第３の放射要素であって、該第３の導電領域が第３の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第３の端部を有し、該第３の放射要素が前記第３の端部に隣接して配置された給電用の第２の給電ポイントを有する第３の放射要素と；
開位置または閉位置のいずれか一方に操作可能で、前記第１の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第１の切換え装置と；
開位置または閉位置のいずれか一方に操作可能で、前記第２の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第２の切換え装置とからなり、
前記第２の切換え装置が閉位置に操作され、それにより第２の給電ポイントを短絡し、かつ第１の切換え装置が第１の給電ポイントを給電可能にするために開位置に操作されたとき、前記第２の放射要素が実質的に第１の共振周波数より低い第２の共振周波数を有し、かつ前記第３の放射要素が全体的に前記第１の共振周波数よりも高い第３の共振周波数を有し、
前記第１の切換え装置が閉位置に操作され、それにより第１の給電ポイントを短絡し、かつ第２の切換え装置が第２の給電ポイントを給電可能にするために開位置に操作されたとき、前記第３の放射要素が全体的に前記第３の共振周波数よりも高い第４の共振周波数を有するものである。
【０００５】
本発明によれば、前記第１の切換え装置が閉位置に操作され、かつ第２の切換え装置が開位置に操作されたとき、前記第１の放射要素が実質的に前記第３の共振周波数と等しい第５の共振周波数を有する。
【０００６】
本発明によれば、第１の共振周波数は実質的に１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの範囲にあり、第２の共振周波数は実質的に８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲にあり、第３の共振周波数は実質的に１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの範囲にあり、第４の共振周波数は実質的に１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの範囲にある。
【０００７】
本発明によれば、第３の導電領域が、第１の導電領域に隣接し、または第２の導電領域に隣接している。
【０００８】
本発明によれば、第１および第２の放射要素は、実質的に共通平面上に配置された平面放射要素である。
【０００９】
本発明によれば、第１、第２および第３の放射要素は、実質的に共通平面上に配置された平面放射要素である。
【００１０】
本発明によれば、第１、第２および第３の放射要素は平面放射要素であるが、いくつかまたはすべての前記放射要素が、折り畳まれた放射要素のおのおのが２以上の交差平面内に位置するように折畳み可能である。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、短絡平面と；
第１の共振周波数を有する第１の導電領域で形成された第１の放射要素であって、該第１の導電領域が第１の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第１の端部を有し、該第１の放射要素が前記第１の端部に隣接して配置された給電用の第１の給電ポイントを有する第１の放射要素と、前記第１の導電領域に隣接して設けられた第２の導電領域で形成された第２の放射要素であって、該第２の導電領域が前記第２の放射要素を短絡するためおよび給電用の前記第１の給電ポイントを共有するための前記第１の導電領域の第１の端部に電気的に接続された第２の端部を有する第２の放射要素とからなるサブアンテナ構造と；
前記サブアンテナ構造に隣接した第３の導電領域で形成された第３の放射要素であって、該第３の導電領域が第３の放射要素を短絡するための前記短絡平面に接続された第３の端部を有し、該第３の放射要素が前記第３の端部に隣接して配置された給電用の第２の給電ポイントを有する第３の放射要素と；を含むマルチバンドアンテナ構造の少なくとも４つの共振周波数を達成するための方法であって、前記方法が、
開位置または閉位置のいずれか一方に操作可能で、前記第１の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第１の切換え装置を設ける工程；
開位置または閉位置のいずれか一方に操作可能で、前記第２の給電ポイントと前記短絡平面とのあいだを接続する第２の切換え装置を設ける工程、かつ
前記第２の切換え装置を閉位置に設定し、それにより第２の給電ポイントを短絡し、かつ第１の切換え装置を第１の給電ポイントを給電可能にするために開位置に設定し、そのため前記第２の放射要素に実質的に第１の共振周波数より低い第２の共振周波数を発生させ、かつ前記第３の放射要素に全体的に前記第１の共振周波数よりも高い第３の共振周波数を発生させる工程、または
前記第１の切換え装置を閉位置に設定し、それにより第１の給電ポイントを短絡し、かつ第２の切換え装置を第２の給電ポイントを給電可能にするために開位置に設定し、そのため前記第３の放射要素に全体的に前記第３の共振周波数よりも高い第４の共振周波数を発生させる工程を含むものである。
【００１２】
本発明によれば、前記第１の切換え装置が閉位置に設定され、かつ第２の切換え装置が開位置に設定されたとき、前記第１の放射要素が実質的に前記第３の共振周波数と等しい第５の共振周波数を発生する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、図１〜３（ａ）、（ｂ）に関連させて記載を読めば明らかになるだろう。
【００１４】
図１は、本発明の好ましい実施の形態にかかわるマルチバンドアンテナ構造１の放射要素を示す。図に示されるように、アンテナ構造１は、短絡平面５、第１の放射要素２０を有するサブアンテナ構造１０、第３の放射要素３０、および第３の放射要素４０を有している。サブアンテナ構造１０において、第１の放射要素２０は、短絡ポイントＧ１において第１の放射要素２０を短絡平面５に短絡するための、第１の端部２２を有する実質的に平面的な電気的接続要素である。したがって、第１の放射要素２０は、第１の共振周波数を有する短絡回路パッチ（short-circuit patch）である。好ましくは、第１の共振周波数は、実質的に１７１０ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの範囲にある。第１の端部２２に隣接して、給電のために、給電ライン２４が第１の放射要素２０に設けられている。第２の放射要素３０は、第１の放射要素２０を取り囲み、それらのあいだに間隙３４をおいた、実質的に平たい帯の導電領域である。第２の放射要素３０は、第２の端部３２を有する。第２の端部３２は、第２の放射要素３０を短絡するために、第１の放射要素２０の第１の端部２２に接続されている。したがって、第２の放射要素３０は、短絡回路パッチになると同時に、第２の放射要素３０は、給電のために、給電ライン２４を共有することができる。第３の放射要素４０は、それらが短絡平面を通して接続されている以外では、サブアンテナ構造１０から物理的に分離されている。図に示されるように、第３の放射要素４０は、短絡ポイントＧ２において第３の放射要素４０を短絡平面５に短絡するための、短絡平面５に接続された第３の端部４２を有する実質的に平面的な導電要素である。したがって、第３の放射要素４０も短絡回路パッチである。第３の端部４２に隣接して、給電ライン５０は、給電のために、第３の放射要素４０に設けられている。
【００１５】
図１に示されるように、すべての放射要素２０、３０、４０は、実質的に共通平面上に配置されている。しかし、放射要素２０、３０、４０の２つだけが、同一平面に配置され、またはそれらのうちのおのおのが異なる平面に配置されることが可能である。さらに、１つまたはそれ以上のこれらの放射要素は、折り畳まれた要素が異なる平面上に位置し得るように折り畳まれ得る。給電ライン２４、５０は、これらそれぞれの無線周波数モジュールに接続するために、開口Ａ１、Ａ２を介して短絡平面５を通り抜けるように示されている。しかし、給電ライン２４、５０が短絡平面を通りすぎ、したがって無線周波数モジュールに到達することは必ずしも必要ない。
【００１６】
図２に示されるように、給電ライン２４は給電のために無線周波数モジュール７０に接続され、一方、給電ライン５０は給電のために無線周波数モジュール７２に接続されている。切換え装置６０は給電ライン２４と短絡平面５とのあいだに接続され、そして切換え装置６２は給電ライン５０と短絡平面５とのあいだに接続されている。切換え装置６０、６２のそれぞれは、開位置または閉位置に操作可能である。図３（ａ）に示されるように、切換え装置６０は、無線周波数モジュール７０とサブアンテナ構造１０とのあいだの給電ライン２４の給電を可能ならしめるために、開位置に操作され、一方、切換え装置６２は、閉位置に操作され、それにより給電ライン５０を短絡平面５に短絡する。切換え装置６０、６２がこれらの位置にあるとき、第２の放射要素３０は、実質的に第１の共振周波数よりも低い第２の共振周波数を有し、第３の放射要素４０は、全体的に第１の周波数よりも高い第３の共振周波数を有する。好ましくは、第２の共振周波数は実質的に８８０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲にあり、第３の共振周波数は実質的に１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの範囲にある。しかし、切換え装置６２が無線周波数モジュール７２と第３の放射要素４０とのあいだの給電ライン５０の給電を可能ならしめるために、開位置に操作され、切換え装置６０が閉位置に操作され、それにより給電ライン２４を短絡平面５に短絡するとき、第３の放射要素４０は、全体的に第３の共振周波数よりも高い第４の共振周波数を有し、第１の放射要素２０は、実質的に第３の共振周波数と等しい第５の共振周波数を有する。好ましくは、第５の共振周波数は実質的に１９２０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの範囲にある。
【００１７】
切換え装置６０、６２は、ＰＩＮダイオード、ＦＥＴスイッチ、ＭＥＭＳスイッチ、またはソリッドステートスイッチなどがあり得る。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、アンテナ構造の放射要素を構成するすべての導電領域は、共通平面上に配置され得るが、それらは異なる平面の上に配置され得る。アンテナ構造は、二次元または三次元で曲がりくねったパターンを有する狭い帯の導電領域をを用いることによって、よりコンパクトに作製され得る。さらに、図１に示されるように、放射要素３０が放射要素２０を取り囲むことは必ずしも必要でない。
【００１９】
本発明は、ＧＳＭおよびＵＭＴＳに関連して開示されている。しかし、共振周波数は、１つまたはそれ以上の放射要素の寸法および幾何学的形状を変更することによって、高くまたは低くされ得る。たとえば、（ブルートゥース（登録商標）のような）短距離無線接続用アンテナと同一のアンテナを用いることが可能である。
【００２０】
本発明のマルチバンド無線アンテナは、携帯電話、個人用デジタル支援（ＰＤＡ）装置、または携帯コンピュータなどの電子装置に用いられ得る。
【００２１】
したがって、本発明はその好ましい実施の形態に関して記載されているけれども、本発明の精神および範囲に逸脱することなく、その形状および詳細における前述のおよび様々な他の変更、省略および偏向がなされることは、当業者によって理解されるだろう。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の内部マルチバンドアンテナは複数の周波数で動作可能であり、ＵＭＴＳ周波数でＧＳＭ周波数と同様に動作可能な携帯電話用アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態にかかわるマルチバンドアンテナ構造の放射要素を示す斜視図である。
【図２】給電ポイントと短絡平面とのあいだに接続された切換え装置を示す概略図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明にかかわるマルチバンドアンテナ構造の切換え設定をそれぞれ示す概略図である。
【図１】
0004102147.tif 000002
【図２】
0004102147.tif 000003
【図３】
0004102147.tif 000004