(57)【要約】  利用可能な限られたアンテナサイズを用いて、モバイル装置において周波数帯域を調節又は追加するための、効率的なアンテナ設計及び動作方法に関する実施形態が提供される。実施形態は、モバイル装置又は無線装置におけるアンテナ素子に、印刷回路基板（ＰＣＢ）又は金属シャーシを介して調節（tuning）用のスタブ又は素子を電気的に結合することを含む。ＰＣＢは、アンテナ素子と調節スタブとの間に置かれてアンテナ素子に接続される。調節スタブは、例えばＰＣＢのコーナーにあり、スイッチを介してＰＣＢひいてはアンテナ素子に対して接続／切断されることで、異なる周波数にあるアンテナの放射をシフトさせ、また、放射の更なるモードを提供する。調節スタブはまた、アンテナの放射パターンを変化させるために切り換えられることができる。
2016525829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置において調節可能な周波数帯域を提供する方法であって、
前記無線装置の第１のアンテナ及び第２のアンテナから放射体素子を電気的に切り離して、前記第１のアンテナに関する低周波帯域及び前記第２のアンテナに関する高周波帯域を可能にすることと、
前記低周波帯域又は前記高周波帯域を変更する決定を受けて、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して、前記低周波帯域及び前記高周波帯域をシフトさせることと
を有する方法。
【請求項２】
前記放射体素子は、二状態スイッチを用いて、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに電気的に結合され、及び前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから電気的に切り離され、前記二状態スイッチは、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を許可するオン状態に設定され、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を阻止するオフ状態に設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記二状態スイッチは、機械スイッチであり、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を許可するために閉じられ、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから前記放射体素子を電気的に切り離して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を阻止するために開かれる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記二状態スイッチは、電気スイッチ又は電子デバイススイッチであり、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに対して前記放射体素子を電気的に結合又は切り離して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を許可又は阻止するように、好適な入力電圧によって制御される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
当該方法は更に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して、前記無線装置に追加の周波数帯域を付与することを有し、該追加の周波数帯域は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに対する前記放射体素子の寄生共振器効果に由来する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから前記放射体素子を電気的に切り離して、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの何れかに関する第１の放射パターンを可能にすること、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して、前記第１の放射パターンを第２の放射パターンに変化させること、を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
無線装置において調節可能な周波数帯域を提供する方法であって、
前記無線装置にて、２つのアンテナに接続された回路基板に放射体素子を電気的に接続するようにスイッチを閉じて、前記２つのアンテナの周波数帯域をシフトさせることと、
前記２つのアンテナの前記周波数帯域をシフトし戻す決定を受けて、前記回路基板及び前記２つのアンテナから前記放射体素子を電気的に切り離すように前記スイッチを開くことと
を有する方法。
【請求項８】
前記スイッチを閉じて、前記２つのアンテナのうちの何れかの初期放射パターンを変化させることと、
前記初期放射パターンに戻す決定を受けて、前記スイッチを開くことと
を更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スイッチを閉じて、前記２つのアンテナを動作させる追加の周波数帯域を付加すること、又は、前記スイッチを開いて、前記追加の周波数帯域を取り消すこと、を更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記２つのアンテナの前記周波数帯域は、低周波帯域及び高周波帯域を含み、前記追加の周波数帯域は、およそ２．２ＧＨｚであり且つ前記低周波帯域及び前記高周波帯域よりも高い、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記追加の周波数帯域は、前記２つのアンテナに前記放射体素子の寄生共振器効果を導入することによって付加される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記２つのアンテナの周波数帯域の前記シフトは、前記放射体素子と前記２つのアンテナとの間に電流を生じさせ、それにより前記２つのアンテナの電流パスを変化させることによってもたらされる、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記２つのアンテナの周波数帯域の前記シフトは、１ＧＨｚ付近の低周波帯域におけるシフトと、２ＧＨｚ付近の高周波帯域におけるシフトとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
無線通信機器用の装置であって、当該装置は、電波信号に関する調節可能な周波数帯域を支援し、且つ
回路基板と、
前記回路基板に第１のアンテナフィードを介して接続された第１のアンテナと、
前記回路基板に第２のアンテナフィードを介して接続された第２のアンテナと、
前記回路基板上に位置付けられた放射体スタブであり、前記回路基板の他の素子と接続されず且つ前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから絶縁されている放射体スタブと、
前記放射体スタブと前記回路基板の前記他の素子との間に位置付けられ、且つ前記回路基板の前記他の素子、前記第１のアンテナフィード及び前記第２のアンテナフィードを介して前記放射体スタブを前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに電気的に結合するように構成されたスイッチと
を有する、装置。
【請求項１５】
前記スイッチは、前記放射体スタブと前記回路基板の前記他の素子とを電気的に接続して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体スタブとの間の電流を許可するために閉じるように構成され、且つ、前記回路基板の前記他の素子から前記放射体スタブを切断して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体スタブとの間の電流を阻止するために開くように構成された、機械スイッチである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記スイッチは、電圧入力によって、前記放射体スタブと前記回路基板の前記他の素子とを電気的に結合又は切り離して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体スタブとの間の電流を許可又は阻止するように構成された、ダイオード又はその他の電子スイッチングデバイスである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、モノポールアンテナである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが、異なる大きさ、長さ、体積、又は３次元形状を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記放射体スタブは、前記回路基板のコーナーに位置付けられ、且つ前記スイッチによって前記回路基板の前記他の素子から離隔されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記放射体スタブは、前記回路基板の第１の表面に位置付けられ、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、前記第１の表面とは反対側の前記回路基板の第２の表面に位置付けられ、前記第１のアンテナフィード及び前記第２のアンテナフィードは、前記回路基板の前記第２の表面上で前記放射体スタブから絶縁され、且つ前記第２の表面上の前記回路基板の前記他の素子を前記第１の表面上の前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに接続する、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
電波信号に関する調節可能な周波数帯域を支援するアンテナであって、
第１のアンテナフィードを介してアンテナ回路に接続された第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナフィードを介して前記アンテナ回路に接続された第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子から絶縁された周波数チューニング素子と、
前記周波数チューニング素子と前記アンテナ回路との間に位置付けられ、且つ前記アンテナ回路、前記第１のアンテナフィード及び前記第２のアンテナフィードを介して前記周波数チューニング素子を前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に電気的に結合するように構成されたスイッチと
を有する、アンテナ。
【請求項２２】
前記スイッチは、前記周波数チューニング素子と前記アンテナ回路とを電気的に接続して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の各々と前記周波数チューニング素子との間の電流を許可するように、及び、前記アンテナ回路から前記周波数チューニング素子を電気的に切断して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の各々と前記周波数チューニング素子との間の電流を阻止するように、調節可能である、請求項２１に記載のアンテナ。
【請求項２３】
前記周波数チューニング素子は前記アンテナ回路から絶縁されており、前記スイッチは、前記アンテナ回路に対して前記周波数チューニング素子を接続又は切断するように調節可能である、請求項２１に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信用のアンテナ設計の分野に関し、特定の実施形態において、調節可能な共振周波数及び放射パターンを有するモバイルアンテナ用のシステム及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年８月２０日に出願された“System  and  Method  for  a  Mobile  Antenna  with  Adjustable  Resonant  Frequencies  and  Radiation  Pattern”なるタイトルの米国特許出願第１３／９７１，６２８号の優先権を主張するものであり、その全体が複製されるかのようにそれをここに援用する。
【背景技術】
【０００３】
近年、モバイル通信用の周波数スペクトルが大いに広げられてきた。しかしながら、例えばスマートフォン及びラップトップ／タブレットコンピュータなどのモバイル装置内のアンテナ容積は、広げられた帯域幅要求に適合するように増大されてはいない。典型的に、モバイル装置での通信には、一度に１つの周波数帯域が使用される。装置のアンテナは、使用されている周波数に適応されるように設計されることができる。モバイル装置においては、アンテナの共振周波数は、アンテナ素子の長さと、アンテナ素子と印刷回路基板（ＰＣＢ）との間のカップリングとによって調節されることができる。しかしながら、モバイル装置内のアンテナ設計に利用可能な空間の制約により、アンテナの長さを長くするという選択肢が制限される。故に、利用可能な限られたアンテナ容積又はサイズを用いて、モバイル装置において周波数帯域又は通信周波数を調節あるいは追加するための、効率的で実装が比較的単純なアンテナ設計及び動作方法が望まれる。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態によれば、無線装置において調節可能な周波数帯域を提供する方法は、前記無線装置の第１のアンテナ及び第２のアンテナから放射体素子を電気的に切り離して、前記第１のアンテナに関する低周波帯域及び前記第２のアンテナに関する高周波帯域を可能にすることを含む。前記低周波帯域又は前記高周波帯域を変更する決定を受けて、前記低周波帯域及び前記高周波帯域をシフトさせるように、前記放射体素子が前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに電気的に結合される。
【０００５】
他の一実施形態によれば、無線装置において調節可能な周波数帯域を提供する方法は、前記無線装置にて、２つのアンテナに接続された回路基板に放射体素子を電気的に接続するようにスイッチを閉じて、前記２つのアンテナの周波数帯域をシフトさせることを含む。前記２つのアンテナの前記周波数帯域をシフトし戻す決定を受けて、前記回路基板及び前記２つのアンテナから前記放射体素子を電気的に切り離すように、前記スイッチが開かれる。
【０００６】
他の一実施形態によれば、電波信号に関する調節可能な周波数帯域を支援する無線通信機器用の装置は、回路基板と、前記回路基板に第１のアンテナフィードを介して接続された第１のアンテナと、前記回路基板に第２のアンテナフィードを介して接続された第２のアンテナと、前記回路基板上に位置付けられた放射体スタブであり、前記回路基板の他の素子と接続されず且つ前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから絶縁されている放射体スタブと、前記放射体スタブと前記回路基板の前記他の素子との間に位置付けられ、且つ前記回路基板の前記他の素子、前記第１のアンテナフィード及び前記第２のアンテナフィードを介して前記放射体スタブを前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに電気的に結合するように構成されたスイッチとを含む。
【０００７】
以上は、以下に続く発明の詳細な説明がより十分に理解され得るように、本発明の或る実施形態の特徴をかなり大まかに概説したものである。本発明の実施形態の更なる特徴及び利点が以下に記載されて、本発明の請求項の事項を形成することになる。当業者に理解されるべきことには、開示される概念及び具体的な実施形態は、本発明の同じ目的を実行するために構造若しくはプロセスを変更したりその他の構造若しくはプロセスを設計したりする基礎として容易に利用され得る。これまた当業者によって認識されるべきことには、そのような均等な構成は、添付の請求項に明記される本発明の精神及び範囲を逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
次いで、本発明及びその利点のいっそう完全なる理解のため、以下の説明を、以下のような添付図面とともに参照する。
【図１Ａ】図１Ａ及び１Ｂは、調節可能な共振周波数及び放射パターンを有するアンテナシステム設計の一実施形態を例示する３Ｄ図である。
【図１Ｂ】図１Ａ及び１Ｂは、調節可能な共振周波数及び放射パターンを有するアンテナシステム設計の一実施形態を例示する３Ｄ図である。
【図２】開示の一実施形態に従ったアンテナ設計によって達成される共振周波数の変化を例示するグラフである。
【図３】図２のアンテナ設計によるアンテナ出力効率の変化を例示するグラフである。
【図４】開示の一実施形態に従ったアンテナ設計によって達成される放射パターンの変化を例示する図である。
【図５】調節可能な共振周波数及び放射パターンを有するアンテナ設計に関する動作方法を例示するフローチャートである。
【図６】様々な実施形態を実装するのに使用され得る例示的な処理システムを示す図である。  異なる図中の対応し合う符号及び記号は、別のことが指し示されない限り、概して、対応し合う部分を参照している。これらの図は、実施形態の関連ある観点を明瞭に示すように描かれており、必ずしも縮尺通りには描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、現時において好ましい実施形態の製造及び使用を詳細に説明する。しかしながら、理解されるべきことには、本発明は、多様な具体的状況において具現化され得る数多くの適用可能な発明概念を提供するものである。説明される具体的な実施形態は、本発明を製造及び使用するための具体的な手法の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１０】
利用可能な限られたアンテナ容積又はサイズを用いて、モバイル装置において周波数帯域（又は通信周波数）を調節あるいは追加するための、効率的で実装が比較的単純なアンテナ設計及び動作方法に関して、システム、方法及び装置の実施形態がここに提示される。それらの実施形態は、モバイル装置又は無線装置におけるアンテナ素子に、ＰＣＢ（又は金属シャーシ）を介して調節（tuning）用のスタブ又は素子を電気的に結合することを含む。ＰＣＢは、アンテナ素子と調節スタブとの間に置かれてアンテナ素子に接続される。調節スタブは、以下に示すように、ＰＣＢのコーナーに位置付けられ得る。調節スタブは、スイッチを介して、ＰＣＢひいてはアンテナ素子に対して接続／切断されることで、異なる周波数にあるアンテナの放射をシフトさせ、また、放射の更なるモード（周波数）を提供し得る。調節スタブはまた、以下に示すように、アンテナの放射パターンを変化させるために切り換えられる（接続／切断される）ことができる。
【００１１】
図１Ａ及び１Ｂは、調節可能な共振周波数及び放射パターンを有するアンテナシステム設計１００の一実施形態を示している。図１Ａは、アンテナシステム設計１００の頂面を示しており、図１Ｂは、アンテナシステム設計１００の反対側の底面を示している。アンテナシステム設計１００は、例えば、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、デスクトップコンピュータ、及びその他の好適装置に中といった、モバイル又は無線通信装置の中に置かれることができる。アンテナシステム設計１００は、アンテナ動作のための様々な回路コンポーネントを含むことが可能な金属シャーシ又はＰＣＢ１４０を含んでいる。金属シャーシ又はＰＣＢ１４０はまた、モバイル装置の動作のためのその他の回路コンポーネントを含むことができる。金属シャーシ又はＰＣＢ１４０のそれらのコンポーネントは、如何なる好適な金属又は導電体材料からなっていてもよい。それらのコンポーネントは、誘電体材料によって被覆あるいはラミネートされ得る。金属シャーシ又はＰＣＢ１４０は、矩形形状、又は対応するモバイル装置に適合するその他の好適形状を有し得る。
【００１２】
アンテナシステム設計１００はまた、高帯域アンテナ１１２及び低帯域アンテナ１１４を含んでいる。高帯域アンテナ１１２及び低帯域アンテナ１１４は、それぞれ、高周波帯域及び低周波帯域で動作するように構成されたモノポールアンテナである。これら２つのアンテナの大きさ、長さ及び／又は体積は、所定の高周波帯域及び低周波帯域に従って設計されることができる。所定の高周波帯域及び低周波帯域は、１つ又は複数のサービスオペレータ（例えば、セルラーネットワーク提供者）要求に従って選定され得る。高帯域アンテナ１１２及び低帯域アンテナ１１４は、対応する所定の周波数で動作するように最適化され得る３次元（３Ｄ）設計を有する。故に、これら２つのアンテナ１１２及び１１４は、図１Ａに示すように、相異なる形状を有し得る。アンテナ１１２及び１１４は、例えば金属シャーシ又はＰＣＢ１４０の一方の面であるアンテナシステム設計１００の頂面の絶縁体層１３０上に位置付けられる。絶縁体層１３０は、頂面（図１Ａ）での２つのアンテナ１１２及び１１４の各々のＰＣＢへの直接的な電気結合又は接触を防止する任意の好適な誘電体からなる。しかしながら、高帯域アンテナ１１２は、図１Ｂに示すように、高帯域フィード１２２を介して、アンテナシステム設計１００の反対側の面（底面）で金属シャーシ又はＰＣＢ１４０に結合される。同様に、低帯域アンテナ１１４は、低帯域フィード１２４を介して、アンテナシステム設計１００の反対側の面（底面）で金属シャーシ又はＰＣＢ１４０に結合される。アンテナ１１２及び１１４、並びにそれぞれのフィード１２２及び１２４はまた、金属シャーシ又はＰＣＢ１４０のコンポーネントのものと同じ又は異なるとし得る導電材料からなる。
【００１３】
さらに、アンテナシステム設計１００は、アンテナシステム設計１００の底面に位置付けられ得る調節用のスタブ１３２（ここでは、放射体又は結合用の、スタブ又は素子としても参照する）を含んでいる。例えば、調節スタブ１３２は、絶縁体層１３０と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０とに隣接して底面のコーナーに配置されることができる。しかしながら、調節スタブ１３２は、金属シャーシ又はＰＣＢ１４０と直接的に接触してはいない。その代わりに、調節スタブ１３２を金属シャーシ又はＰＣＢ１４０に接続又は切断するように、ひいては、調節スタブ１３２を、金属シャーシ又はＰＣＢ１４０を介して、そしてアンテナフィード１２２及び１２４を介して、アンテナ１１２及び１１４に接続又は切断するように、絶縁体層１３０と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０との間にスイッチ１３４が位置付けられている。スイッチ１３４は、調節スタブ１３２を金属シャーシ又はＰＣＢ１４０に接続又は切断するように構成された機械スイッチとし得る。代替的に、スイッチ１３４は、調節スタブ１３２と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０との間の電流を阻止又は許可するように例えばバイアス電圧によって制御される例えばダイオードなどの電気スイッチ又は電子デバイススイッチとしてもよい。具体的には、スイッチ１３４は二状態スイッチ（例えば、オン状態又はオフ状態）とすることができ、これは、調節スタブ１３２と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０との間の電流を許可する（オン状態）か、あるいはこれら２つのコンポーネント間の電流を完全に阻止する（オフ状態）かの何れかである。
【００１４】
調節スタブ１３２をアンテナ１１２及び１１４に接続することは、これらのコンポーネント間の電気結合又は電流を可能にする。結果として生じる電流パスの変化が、アンテナの大きさ又は長さを実効的あるいは概念的に変化させ、それが２つのアンテナ１１２及び１１４の各々の放射共振又は周波数モードの変化を生じさせる。放射共振の変化は、高帯域アンテナ１１２の動作の高周波帯域におけるシフト及び低帯域アンテナ１１４の動作の低周波帯域におけるシフトを含め、アンテナシステム設計１００の動作帯域全体のシフトを生じさせ得る。放射共振の変化はまた、例えば以下に示すような高周波帯域より上に、追加の周波数モードの動作（周波数帯域）を付加し得る。追加の周波数が付加されることは、調節スタブ１３２をアンテナ素子に結合することにより寄生共振器効果が導入されることに起因し得る。スイッチ１３４がターンオンされることで、調節スタブ１３２をアンテナ素子に接続し、それ故に、低周波帯域及び高周波帯域をシフトさせるとともに更なる又は追加の周波数帯域を付与することができる。代わりに、スイッチ１３４がターンオフされることで、調節スタブ１３２をアンテナ素子から切断し、低周波帯域及び高周波帯域をシフトし戻す（及び追加の周波数を取り消す）ことができる。また、スイッチ１３４をオン及びオフに切り換えることは、以下に示すように、例えば入射／出射電波信号の方向及びカバレッジ領域といった放射パターンを変化させることができる。スイッチがオン（接続された調節スタブ１３２及びアンテナ素子）であるとき、周波数帯域は、スイッチがオフ（接続が断たれた調節スタブ１３２及びアンテナ素子）であるときとは異なるパターンで放射される。他の実施形態において、２つのモノポールアンテナ、スイッチ、及び調節スタブを含むその他の設計も、アンテナシステムの周波数を調節すること（シフトさせること及び追加すること）並びに放射パターンを調節することに使用され得る。
【００１５】
図２は、上述のアンテナ設計によって達成される共振周波数の変化を例示するグラフ２００を示している。例えば、アンテナシステム設計１００は、グラフ２００に示したものと同様の共振周波数を有し得る。グラフ２００は、スイッチ（例えば、スイッチ１３４）をオフ（ＯＦＦ）及びオン（ＯＮ）にすることに対応する２つのリターンロス（ｄＢ単位）ｖｓ．周波数（ＧＨｚ単位）カーブを含んでいる。スイッチがオフであるとき、調節スタブ放射効果が取り消される（調節スタブがアンテナ素子から切断される）。低周波帯域に関するリターンロスの窪みはおよそ０．８ＧＨｚである。高周波帯域に関するリターンロスの窪みはおよそ１．７ＧＨｚである。スイッチをオンにすることにより（調節スタブがアンテナ素子に接続される）、スペクトルがずらされて、低周波帯域（およそ０．７ＧＨｚへの）及び高周波帯域（およそ１．５ＧＨｚへの）における窪みにシフトが生じている。スイッチがオンであるとき、およそ２ＧＨｚに追加の周波数帯域も加えられている。
【００１６】
図３は、図２のアンテナ設計によって達成され得る共振周波数の出力効率における変化を例示するグラフ２００を示している。グラフ３００は、スイッチがオフ（ＯＦＦ）及びオン（ＯＮ）されるときの図２の２つのカーブに対応する２つの出力効率（ｄＢ単位での入射パワーに対する出力放射パワーの比）ｖｓ．周波数（ＧＨｚ単位）カーブを含んでいる。スイッチがオフであるとき、調節スタブ放射効果が取り消される（調節スタブがアンテナ素子から切断される）。低周波帯域に関する効率におけるピークはおよそ０．８ＧＨｚである。高周波帯域に関する効率におけるピークはおよそ１．７ＧＨｚである。スイッチをオンにすることにより（調節スタブがアンテナ素子に接続される）、スペクトルがずらされて、低周波帯域（およそ０．７ＧＨｚへの）及び高周波帯域（およそ１．５ＧＨｚへの）におけるピークにシフトが生じている。調節スタブ又は結合スタブによってアンテナに導入される寄生共振器効果により、およそ２ＧＨｚに追加の周波数帯域も加えられている。
【００１７】
図４は、上述のアンテナ設計（例えば、アンテナシステム設計１００のような）によって達成され得る放射パターンの変化を例示する異なる放射パターン４１０、４２０、４３０及び４４０を示している。調節スタブのスイッチがオン（ＯＮ）又はオフ（ＯＦＦ）に切り換えられることで、所与の周波数での放射パターンが変化される。放射パターン４１０は、スイッチがオンであって調節スタブ又は放射体スタブがアンテナ素子に電気的に結合されているときの（１．８ＧＨｚにある）帯域周波数に対応している。それに代わるものとして、放射パターン４２０は、スイッチがオフであって調節スタブ又は放射体スタブがアンテナ素子から電気的に切り離されているときの同じ帯域周波数に対応している。放射パターン４３０は、スイッチがオンであって調節スタブ又は放射体スタブをアンテナ素子に結合しているときの（１．９ＧＨｚにある）別の帯域周波数に対応している。それに代わるものとして、放射パターン４４０は、スイッチがオフであるときにその周波数に関して得られる。
【００１８】
図５は、調節可能な共振周波数及び放射パターンを有するアンテナ設計に関する動作方法５００の一実施形態を示している。例えば、動作方法５００は、無線信号又は電波信号を送信／受信するために、アンテナシステム設計１００を含むモバイル又は無線通信装置によって実行され得る。方法５００のステップ５１０にて、第１の低周波帯域、第１の高周波帯域、及び／又は第１の放射パターンで送信／受信するために、スイッチが開かれ（すなわち、スイッチオフされ）、調節用又は放射体のスタブ又は素子がアンテナ素子から切り離される。ステップ５２０にて、方法５００は、装置の信号を送信／受信するために、第１の低周波帯域、第１の高周波帯域、及び／又は第１の放射パターンへの変更が必要かどうかを決定する。例えば、装置がローミングしていてオペレータネットワークを変更するとき、第１の低周波帯域又は第１の高周波帯域の変更が必要とされ得る。ステップ５１０での条件が検出される場合、この方法はステップ５２０に進む。そうでなければ、方法５００は終了する。ステップ５３０にて、第２の低周波帯域、第２の高周波帯域、追加の周波数帯域、及び／又は第２の放射パターンで送信／受信するために、スイッチが閉じられ（すなわち、オンモードにされ）、調節用又は放射体のスタブがアンテナ素子に結合される。
【００１９】
図６は、様々な実施形態を実装するのに使用され得る例示的な処理システム６００のブロック図である。具体的な装置は、図示するコンポーネントの全て、又はそれらのコンポーネントのうちのサブセットのみを使用することができ、また、集積レベルは装置ごとに様々となり得る。また、装置は、例えば複数の処理ユニット、プロセッサ、メモリ、送信器、受信器など、複数個の或るコンポーネントを含み得る。処理システム６００は、例えばネットワークインタフェース、ストレージインタフェース、及びこれらに類するものなどの１つ以上の入力／出力装置を備えた処理ユニット６０１を有し得る。処理ユニット６０１は、バスに接続された、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）６１０、メモリ６２０、大容量ストレージ装置６３０、及びＩ／Ｏインタフェース６６０を含み得る。バスは、メモリバス若しくはメモリコントローラ、周辺バス、又はこれらに類するものを含め、任意の種類の複数あるバスアーキテクチャのうちの１つ以上とし得る。
【００２０】
ＣＰＵ６１０は、如何なる種類の電子データプロセッサを有していてもよい。メモリ６２０は、例えばスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、同期式ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、これらの組み合わせ、又はこれらに類するものなど、如何なる種類のシステムメモリを有していてもよい。一実施形態において、メモリ６２０は、起動時に使用されるＲＯＭと、プログラムを実行する際に使用されるプログラム及びデータ記憶用のＤＲＡＭとを含み得る。実施形態において、メモリ６２０は非一時的である。大容量ストレージ装置６３０は、データ、プログラム、及びその他の情報を記憶し、且つそれらのデータ、プログラム、及びその他の情報をバスを介してアクセス可能にするように構成された、如何なる種類のストレージ装置を有していてもよい。大容量ストレージ装置６３０は、例えば、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、又はこれらに類するもののうちの１つ以上を有し得る。
【００２１】
処理ユニット６０１はまた、ノード又は１つ以上のネットワーク６８０にアクセスするための無線リンク及び／又は例えばイーサネットケーブル又はこれに類するものなどの有線リンクを有し得るものである１つ以上のネットワークインタフェース６５０を含んでいる。ネットワークインタフェース６５０は、処理ユニット６０１がネットワーク６８０を介して遠隔ユニットと通信することを可能にする。例えば、ネットワークインタフェース６５０は、１つ以上の送信器／送信アンテナと１つ以上の受信器／受信アンテナとを介した無線通信を提供し得る。一実施形態において、処理ユニット６０１は、例えばその他の処理ユニット、インターネット、遠隔のストレージ設備、又はこれらに類するものなどの遠隔装置との通信及びデータ処理のために、ローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワークに結合される。
【００２２】
本開示にて幾つかの実施形態が提示されたが、理解されるべきことには、開示されたシステム及び方法は、本開示の精神又は範囲を逸脱することなく、数多くのその他の具体的形態で具現化され得るものである。ここでの例は、限定的ではなく例示的なものと見なされるべきであり、ここに与えられた詳細事項に限定されないことが意図される。例えば、これらの様々な要素又はコンポーネントは他のシステムで結合あるいは統合されてもよく、特定の機構が省略されたり実装されないようにされたりしてもよい。
【００２３】
また、様々な実施形態において個別又は別々であるとして説明及び図示された技術、システム、サブシステム、及び方法が、本開示の範囲を逸脱することなく、その他のシステム、モジュール、技術、又は方法と結合あるいは統合され得る。結合され、あるいは直接結合され、あるいは互いに通信するとして図示あるいは説明されたその他のアイテムが、間接的に結合されてもよく、あるいは、電気的、機械的、又はその他であろうと、何らかのインタフェース、装置、又は中間コンポーネントを介して通信してもよい。変形、代用、及び改変のその他の例も、当業者によって解明可能であり、ここに開示された精神及び範囲を逸脱することなく為され得る。
【図１Ａ】
2016525829.tif 000003
【図１Ｂ】
2016525829.tif 000004
【図２】
2016525829.tif 000005
【図３】
2016525829.tif 000006
【図４】
2016525829.tif 000007
【図５】
2016525829.tif 000008
【図６】
2016525829.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月28日(2015.12.28)
【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】
無線装置において調節可能な周波数帯域を提供する方法であって、
前記無線装置の第１のアンテナ及び第２のアンテナから放射体素子を電気的に切り離して、前記第１のアンテナに関する低周波帯域及び前記第２のアンテナに関する高周波帯域を可能にすることと、
前記低周波帯域又は前記高周波帯域を変更する決定を受けて、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して、前記低周波帯域及び前記高周波帯域をシフトさせることと
を有する方法。
【請求項２】
前記放射体素子は、二状態スイッチを用いて、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに電気的に結合され、及び前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから電気的に切り離され、前記二状態スイッチは、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を許可するオン状態に設定され、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を阻止するオフ状態に設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記二状態スイッチは、機械スイッチであり、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を許可するために閉じられ、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから前記放射体素子を電気的に切り離して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を阻止するために開かれる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記二状態スイッチは、電気スイッチ又は電子デバイススイッチであり、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに対して前記放射体素子を電気的に結合又は切り離して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体素子との間の電流を許可又は阻止するように、好適な入力電圧によって制御される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
当該方法は更に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して、前記無線装置に追加の周波数帯域を付与することを有し、該追加の周波数帯域は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに対する前記放射体素子の寄生共振器効果に由来する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから前記放射体素子を電気的に切り離して、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの何れかに関する第１の放射パターンを可能にすること、又は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに前記放射体素子を電気的に結合して、前記第１の放射パターンを第２の放射パターンに変化させること、を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
無線装置において調節可能な周波数帯域を提供する方法であって、
前記無線装置にて、２つのアンテナに接続された回路基板に放射体素子を電気的に接続するようにスイッチを閉じて、前記２つのアンテナの周波数帯域をシフトさせることと、
前記２つのアンテナの前記周波数帯域をシフトし戻す決定を受けて、前記回路基板及び前記２つのアンテナから前記放射体素子を電気的に切り離すように前記スイッチを開くことと
を有する方法。
【請求項８】
前記スイッチを閉じて、前記２つのアンテナのうちの何れかの初期放射パターンを変化させることと、
前記初期放射パターンに戻す決定を受けて、前記スイッチを開くことと
を更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スイッチを閉じて、前記２つのアンテナを動作させる追加の周波数帯域を付加すること、又は、前記スイッチを開いて、前記追加の周波数帯域を取り消すこと、を更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記２つのアンテナの前記周波数帯域は、低周波帯域及び高周波帯域を含み、前記追加の周波数帯域は、およそ２．２ＧＨｚであり且つ前記低周波帯域及び前記高周波帯域よりも高い、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記追加の周波数帯域は、前記２つのアンテナに前記放射体素子の寄生共振器効果を導入することによって付加される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記２つのアンテナの周波数帯域の前記シフトは、前記放射体素子と前記２つのアンテナとの間に電流を生じさせ、それにより前記２つのアンテナの電流パスを変化させることによってもたらされる、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記２つのアンテナの周波数帯域の前記シフトは、１ＧＨｚ付近の低周波帯域におけるシフトと、２ＧＨｚ付近の高周波帯域におけるシフトとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
無線通信機器用の装置であって、当該装置は、電波信号に関する調節可能な周波数帯域を支援し、且つ
回路基板と、
前記回路基板に第１のアンテナフィードを介して接続された第１のアンテナと、
前記回路基板に第２のアンテナフィードを介して接続された第２のアンテナと、
前記回路基板上に位置付けられた放射体スタブであり、前記回路基板の他の素子と接続されず且つ前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナから絶縁されている放射体スタブと、
前記放射体スタブと前記回路基板の前記他の素子との間に位置付けられ、且つ前記回路基板の前記他の素子、前記第１のアンテナフィード及び前記第２のアンテナフィードを介して前記放射体スタブを前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに電気的に結合するように構成されたスイッチと
を有する、装置。
【請求項１５】
前記スイッチは、前記放射体スタブと前記回路基板の前記他の素子とを電気的に接続して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体スタブとの間の電流を許可するために閉じるように構成され、且つ、前記回路基板の前記他の素子から前記放射体スタブを切断して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体スタブとの間の電流を阻止するために開くように構成された、機械スイッチである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記スイッチは、電圧入力によって、前記放射体スタブと前記回路基板の前記他の素子とを電気的に結合又は切り離して前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々と前記放射体スタブとの間の電流を許可又は阻止するように構成された、ダイオード又はその他の電子スイッチングデバイスである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、モノポールアンテナである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが、異なる大きさ、長さ、体積、又は３次元形状を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記放射体スタブは、前記回路基板のコーナーに位置付けられ、且つ前記スイッチによって前記回路基板の前記他の素子から離隔されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記放射体スタブは、前記回路基板の第１の表面に位置付けられ、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、前記第１の表面とは反対側の前記回路基板の第２の表面に位置付けられ、前記第１のアンテナフィード及び前記第２のアンテナフィードは、前記回路基板の前記第１の表面上で前記放射体スタブから絶縁され、且つ前記第１の表面上の前記回路基板の前記他の素子を前記第２の表面上の前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに接続する、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
電波信号に関する調節可能な周波数帯域を支援するアンテナであって、
第１のアンテナフィードを介してアンテナ回路に接続された第１のアンテナ素子と、
第２のアンテナフィードを介して前記アンテナ回路に接続された第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子から絶縁された周波数チューニング素子と、
前記周波数チューニング素子と前記アンテナ回路との間に位置付けられ、且つ前記アンテナ回路、前記第１のアンテナフィード及び前記第２のアンテナフィードを介して前記周波数チューニング素子を前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に電気的に結合するように構成されたスイッチと
を有する、アンテナ。
【請求項２２】
前記スイッチは、前記周波数チューニング素子と前記アンテナ回路とを電気的に接続して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の各々と前記周波数チューニング素子との間の電流を許可するように、及び、前記アンテナ回路から前記周波数チューニング素子を電気的に切断して前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の各々と前記周波数チューニング素子との間の電流を阻止するように、調節可能である、請求項２１に記載のアンテナ。
【請求項２３】
前記周波数チューニング素子は前記アンテナ回路から絶縁されており、前記スイッチは、前記アンテナ回路に対して前記周波数チューニング素子を接続又は切断するように調節可能である、請求項２１に記載のアンテナ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
さらに、アンテナシステム設計１００は、アンテナシステム設計１００の底面に位置付けられ得る調節用のスタブ１３２（ここでは、放射体又は結合用の、スタブ又は素子としても参照する）を含んでいる。例えば、調節スタブ１３２は、絶縁体層１３０と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０とに隣接して底面のコーナーに配置されることができる。しかしながら、調節スタブ１３２は、金属シャーシ又はＰＣＢ１４０と直接的に接触してはいない。その代わりに、調節スタブ１３２を金属シャーシ又はＰＣＢ１４０に接続又は切断するように、ひいては、調節スタブ１３２を、金属シャーシ又はＰＣＢ１４０を介して、そしてアンテナフィード１２２及び１２４を介して、アンテナ１１２及び１１４に接続又は切断するように、調節スタブ１３２と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０との間にスイッチ１３４が位置付けられている。スイッチ１３４は、調節スタブ１３２を金属シャーシ又はＰＣＢ１４０に接続又は切断するように構成された機械スイッチとし得る。代替的に、スイッチ１３４は、調節スタブ１３２と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０との間の電流を阻止又は許可するように例えばバイアス電圧によって制御される例えばダイオードなどの電気スイッチ又は電子デバイススイッチとしてもよい。具体的には、スイッチ１３４は二状態スイッチ（例えば、オン状態又はオフ状態）とすることができ、これは、調節スタブ１３２と金属シャーシ又はＰＣＢ１４０との間の電流を許可する（オン状態）か、あるいはこれら２つのコンポーネント間の電流を完全に阻止する（オフ状態）かの何れかである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図３は、図２のアンテナ設計によって達成され得る共振周波数の出力効率における変化を例示するグラフ３００を示している。グラフ３００は、スイッチがオフ（ＯＦＦ）及びオン（ＯＮ）されるときの図２の２つのカーブに対応する２つの出力効率（入射パワーに対する出力放射パワーの比）ｖｓ．周波数（ＧＨｚ単位）カーブを含んでいる。スイッチがオフであるとき、調節スタブ放射効果が取り消される（調節スタブがアンテナ素子から切断される）。低周波帯域に関する効率におけるピークはおよそ０．８ＧＨｚである。高周波帯域に関する効率におけるピークはおよそ１．７ＧＨｚである。スイッチをオンにすることにより（調節スタブがアンテナ素子に接続される）、スペクトルがずらされて、低周波帯域（およそ０．７ＧＨｚへの）及び高周波帯域（およそ１．５ＧＨｚへの）におけるピークにシフトが生じている。調節スタブ又は結合スタブによってアンテナに導入される寄生共振器効果により、およそ２ＧＨｚに追加の周波数帯域も加えられている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図５は、調節可能な共振周波数及び放射パターンを有するアンテナ設計に関する動作方法５００の一実施形態を示している。例えば、動作方法５００は、無線信号又は電波信号を送信／受信するために、アンテナシステム設計１００を含むモバイル又は無線通信装置によって実行され得る。方法５００のステップ５１０にて、第１の低周波帯域、第１の高周波帯域、及び／又は第１の放射パターンで送信／受信するために、スイッチが開かれ（すなわち、スイッチオフされ）、調節用又は放射体のスタブ又は素子がアンテナ素子から切り離される。ステップ５２０にて、方法５００は、装置の信号を送信／受信するために、第１の低周波帯域、第１の高周波帯域、及び／又は第１の放射パターンへの変更が必要かどうかを決定する。例えば、装置がローミングしていてオペレータネットワークを変更するとき、第１の低周波帯域又は第１の高周波帯域の変更が必要とされ得る。ステップ５２０での条件が検出される場合、この方法はステップ５３０に進む。そうでなければ、方法５００は終了する。ステップ５３０にて、第２の低周波帯域、第２の高周波帯域、追加の周波数帯域、及び／又は第２の放射パターンで送信／受信するために、スイッチが閉じられ（すなわち、オンモードにされ）、調節用又は放射体のスタブがアンテナ素子に結合される。
【国際調査報告】
2016525829.tif 000010
2016525829.tif 000011