チューニング可能な寄生共振器
【課題】小型で、放射効率のよいアンテナを提供する。
【解決手段】移動体端末は、参照電圧導体を有するプリント回路基板１５と、プリント回路基板１５の第１の側面１５ａと結合されたアンテナ１１と、プリント回路基板１５の第２の側面１５ｂと結合された寄生共振器１７とを含む。寄生共振器１７は、第１の結合及び第２の結合２３ｂによりプリント回路基板１５と結合され、これにより寄生共振器１７と参照電圧導体との間に第１及び第２のインピーダンスがそれぞれに与えられる。これらのインピーダンスは異なる値を採ることができ、ディスクリート・インピーダンス素子により提供されてもよい。寄生共振器１７の共振周波数は、第１の結合及び第２の結合２３ｂのインピーダンスを変更することにより調整できる。
【解決手段】移動体端末は、参照電圧導体を有するプリント回路基板１５と、プリント回路基板１５の第１の側面１５ａと結合されたアンテナ１１と、プリント回路基板１５の第２の側面１５ｂと結合された寄生共振器１７とを含む。寄生共振器１７は、第１の結合及び第２の結合２３ｂによりプリント回路基板１５と結合され、これにより寄生共振器１７と参照電圧導体との間に第１及び第２のインピーダンスがそれぞれに与えられる。これらのインピーダンスは異なる値を採ることができ、ディスクリート・インピーダンス素子により提供されてもよい。寄生共振器１７の共振周波数は、第１の結合及び第２の結合２３ｂのインピーダンスを変更することにより調整できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体端末に関する。より詳細には、寄生共振器（parasitic resonator、以下同じ）を有する移動体端末に関する。
【０００２】
また、本出願は、２００３年８月７日に出願された仮出願第６０／４９３，２９８号の優先権主張を伴う出願であり、当該仮出願の内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
より小型で、しかし効果的な移動体端末用の内部アンテナが依然として求められている。平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）は、幾つかの移動体端末製造業者により広く利用されるアンテナタイプとなった。そのように広く利用されるようになった理由には、デザイン、コスト、そして構造的な強度が含まれる。しかし、アンテナ効率は、移動体端末の前面（から移動体端末を耳に当てて保持するユーザーから離れる方向へ）の放射線レベル(radiation level、以下同じ)によるものと比べ、移動体端末の背面から（移動体端末を耳に当てて保持するユーザーに向かって）放射される放射線レベルによって下がるかも知れない。携帯電話通信帯域のうち低い帯域では、この放射線の主たる部分は、移動体端末のハウジング内のプリント回路基板(printed circuit board)上の接地面から生ずるかもしれない。９００ＭＨｚでは、放射線の約９０％は接地面から生ずることが分かっている。
【０００４】
動作効率を向上させるために、所定のアンテナ構成を利用することができる。そのような構成の一つは、例えば、非特許文献１に記載されている。この文献は、引用により本明細書に組み込まれる。非特許文献１は、プリント回路基板の裏面にマウントされたデュアルバンドＰＩＦＡ及び、プリント回路基板の前面にマウントされた寄生共振器を開示する。寄生共振器の長さは、ユーザーの頭部に向かって放射線が減少するように調整することができる。しかしながら、寄生共振器の長さは、即ち、最大効力は、移動体端末の物理的大きさにより限定されてしまうであろう。
【非特許文献１】マッズ・セイガー他「ヘッドファントムのそばに配置される移動体電話機アンテナの実現効率を増加させるための新技術」（ＩＥＥＥ ２００３）(Mads Sager et al. in "A Novel Technique To Increase The Realized Efficiency of A Mobile Phone Antenna Placed Beside A Head-Phanthom"(IEEE 2003))
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、移動体端末は、第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを備える。前記プリント回路基板は、前記アンテナと該寄生共振器との間に位置していることが好ましい。また、前記プリント回路基板の前記第１の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、前記プリント回路基板の前記第２の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与えることが好ましい。更に、前記第１及び第２のインピーダンスが異なることが望ましい。
【０００６】
例えば、前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンス又はインダクタンスよりも大きなキャパシタンス又はインダクタンスを与え手も良い。更に、前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えてもよい。
【０００７】
また、前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を含んでいてもよい。前記ディスクリート・インピーダンス素子は、例えば、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかであってもよい。また、前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にそのようなディスクリート・インピーダンス素子を備えていてもよい。更に、前記ディスクリート・インピーダンス素子は、前記プリント回路基板にハンダ付けされていてもよい。
【０００８】
本発明の追加の実施形態によれば、移動体端末は、第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを含むことが望ましい。前記プリント回路基板は前記アンテナと該寄生共振器との間に位置することが望ましい。また、前記プリント回路基板に対する前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間にディスクリート・インピーダンス素子を含むことが望ましい。
【０００９】
前記ディスクリート・インピーダンス素子は、例えば、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかであってもよい。また、前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にそのようなディスクリート・インピーダンス素子を備えていてもよい。更に、前記ディスクリート・インピーダンス素子は、前記プリント回路基板にハンダ付けされていてもよい。
【００１０】
また、前記プリント回路基板の前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、前記プリント回路基板の前記第２の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与えてもよい。また、前記第１及び第２のインピーダンスが異なっていてもよい。例えば、前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンス又はインダクタンスよりも大きなキャパシタンス又はインダクタンスを与えてもよい。更に、前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の実施形態に対応する寄生共振器、プリント回路基板及びＰＩＦＡを示す長さ方向における側面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に対応する寄生共振器、プリント回路基板及びＰＩＦＡを示す幅方向における上面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態に対応する寄生共振器及びＰＩＦＡを示す平面図である。
【図３】本発明の幾つかの実施形態に対応するプリント回路基板を示す部分的な平面図である。
【図４】本発明の実施形態に対応する、特定の直列接続されたインピーダンス素子及びＲＩＦＡの例における特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に対応する、特定の直列接続されたインピーダンス素子の例における特性を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明をより詳細に記述する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態のみに限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完璧かつ完全となるように、また当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供されている。図面では、様々な素子の大きさは明確化のために強調してある。また、ある素子が別の素子に「接続」または「結合」されていると言うとき、当該別の素子に直接に接続、または結合されていても、介在素子が存在していてもよいことを理解されたい。同様にして、ある素子が別の素子の「上に」あると言うとき、当該別の素子の直接上にあっても、介在素子が存在していてもよいことを理解されたい。全体を通じて、類似の番号は類似の素子を指す。本明細書では、実施形態における素子の幾つかを記述するために、「側面」、「前面(front)」、「背面(back)」、「トップ」及び「ボトム」の少なくともいずれかの相対語も利用する。これらの相対語は、図面を参照する際の利便性及び明瞭性を目的として利用されるものであって、そのように記述される素子が互いに図示するようにのみ配置されるものとして理解されるべきではない。
【００１３】
ＦＢ比（front-to-back ratio、以下同じ）は、移動体端末のアンテナの前面から（該移動体端末を耳に当てて保持するユーザーから離れる方向に）照射される放射線の、移動体端末のアンテナの背面から（該移動体端末を耳に当てて保持するユーザーに向かって）照射される放射線に対する割合を言う。アンテナ設計の文脈において議論すると、移動体端末の「前面」はアンテナの側面に相当し、「背面」は通話の際にユーザーの耳に当てられるイヤーピースを含む側面に相当する。ＦＢ比は、（接地面のような）参照電圧導体に対する単一又は複数のコンタクト点に沿った、移動体端末のハウジングの金属化(metallization)、複数位置に設置されるメタルキャリアの提供、及び、メタルリングの液晶ディスプレイの周りに単一又は複数の位置で該リングとのコンタクトを有するような提供（該メタルリングはホイルとして提供されても良い）、のうち少なくともいずれかにより改善されるかも知れない。
【００１４】
移動体端末のハウジングの金属化は、（典型的な製品に対し約０．４０ドルから０．７０ドルの範囲で）比較的高価となるかも知れない。更に、移動体端末のハウジングに金属化を適用する場合、歩留まり及び再現性の問題が存在するかも知れず、また、プロセスの安定化も考慮されなければならないであろう。メタルキャリアは、ステンレス鋼製であってもよいが、これは導電体としては比較的性能が悪く、比較的高価（約０．３０ドル）となるかも知れない。また、結果的に製品の厚みを０．１５から０．３ミリ増加させることになるかも知れない。
【００１５】
移動体端末の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の周りにメタルリングを設ける方法は、効果的である。典型的なダストガスケット（dust gasket）に対するコスト増は、メタルリングの場合、約０．０５ドルであろう。更に、ＦＢ比の改善率を、実装に大きく依存させることができる。メタルリングが、不正確に実装されれば、メインアンテナ利得は減少するであろう。更に、メタルリングの効力は、ＬＣＤの周りのメタルリングの共振に依存し、この共振はＬＣＤのサイズに依存するであろう。寄生共振器としてのメタルリングの使用は、非特許文献１において議論されており、この文献における記載は引用により本書面に組み込まれるものである。
【００１６】
移動体端末（例えば無線電話機）は、ユーザーの頭部に対する放射線レベルを低減するために、１以上の接触点を有するように、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の周囲で導電性ガスケット及びリングを利用することができる。例えば、４つの接触点がＬＣＤ周囲のガスケットのコーナーに提供されても良い。これらの接触点は、メタルガスケットと移動体端末において利用されるプリント回路基板（ＰＣＢ）の接地面との間のコンタクトを提供するものとなる。代替的なアプローチでは、メタルガスケットとＰＣＢとの間で１つ又は２つの接触点を利用してもよい。より具体的には、ＬＣＤの上端左及び上端右に隣接する位置で接触点を設けることで、デュアルコンタクトを利用しても良い。
【００１７】
移動体端末は、移動体端末の電子部品がマウントされたプリント回路基板を含むことができる。当業者により理解されるように、プリント回路基板は、複数のパターン導電層(patterned conductive layer)を含んでいても良い。これらのパターン導電層は、絶縁層により分離され、パターン導電層間を絶縁層を通して相互接続するための導電性ビア(conductive via)有する。電子部品は、電子部品及びプリント基板回路の導電層の電気的或いは機械的な相互接続を提供するための電子部品のリード（表面実装リード、デュアル・インライン・パッケージ・リード及びボール・グリッド・アレイ・リード等）により、プリント回路基板の片面又は両面にマウントされていても良い。プリント回路基板上にマウントされた電子部品は、プロセッサ、メモリー、ロジック装置、電力装置、及びアナログ装置のうち少なくともいずれかのような集積回路と、抵抗、キャパシタ及びインダクタのうち少なくともいずれかのようなディスクリート装置と、スピーカー、マイクロフォン、キーパッド及びディスプレイ・インタフェースのうち少なくともいずれかのような変換器とのうち、少なくともいずれかを含むことができる。
【００１８】
より詳細に、移動体端末のプリント回路基板は、移動体端末の動作の間、参照電圧を維持する、参照電圧導体を含んでいても良い。参照電圧導体は、動作中、移動体端末の接地電圧に維持されても良く、これは一般に接地面と呼ばれる。
【００１９】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動体端末は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、プリント回路基板１５の第１の側面１５ａに隣接し、そこに結合されるアンテナ１１と、プリント回路基板の第２の側面１５ｂに隣接し、そこに結合される寄生共振器（寄生ラジエーターとも言う）１７を含んでいても良い。図１Ａの側面図は、プリント回路基板１５の長さ方向Ｌに沿ったもので、アンテナ１１と寄生共振器１７はその端部付近で結合されている。
【００２０】
プリント回路基板１５の第２の側面１５ｂは、マイクロフォン、スピーカー、液晶ディスプレイ及びキーパッドの少なくともいずれかに隣接していても良い。従って、寄生共振器１７は、ユーザーが移動体端末で通話中の場合、ユーザーの頭部とプリント回路基板１５との間に位置することができる。また、プリント回路基板１５は、ユーザーの通話中に、アンテナ１１とユーザー頭部との間に位置することができる。更に、移動体端末のスピーカーは、寄生共振器１７とプリント回路基板１５との結合部の比較的近くに配置されても良い。マイクロフォンは、寄生共振器１７とプリント回路基板１５との結合部から比較的離れて配置されても良い。このようにして、マイクロフォンとスピーカーは、ユーザーが移動体端末で通話をしている場合、プリント基板回路１５とユーザーの頭部との間に位置することができる。
【００２１】
より詳細に、プリント回路基板１５、アンテナ１１及び寄生共振器１７は、寄生共振器１７が、プリント回路基板１５とハウジングの第１の面との間に配置され、アンテナ１１がプリント回路基板１５とハウジングの第２の面との間に配置されるようにして、移動体端末のハウジング内に封入されてもよい。更に、スピーカー及び移動体端末のハウジングの第１の面が、電話使用中のユーザーの耳に向かって保持されるように、スピーカー及び液晶ディスプレイがプリント回路基板と移動体端末の第１の面との間に提供されても良い。更に、寄生共振器１７は、液晶ディスプレイの周囲のダスト・ガスケット上の金属箔として提供されても良い。移動体端末のハウジング内で箔として提供される従来の寄生共振器は、例えば非特許文献１に示されている。本発明の実施形態に対応する寄生共振器は、箔として提供され、かつ、非特許文献１に示される従来の寄生共振器の代わりに移動体端末内に収納される。
【００２２】
アンテナ１１は、プリント回路基板１５と電気的に２箇所で結合される平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）であっても良い。当業者により理解されるように、平面逆Ｆアンテナは、完全な平面でなくても良い。例えば、平面逆Ｆアンテナは平面或いはフラットであっても良いが、その代わりに移動体端末のハンジングの形状に対応していても良い。より詳細に、アンテナ１１はプリント回路基板の信号線に対する第１の電気的結合２１ａと、プリント回路基板１５の参照電圧導体への第２の電気的結合２１ｂを有していても良い。
【００２３】
寄生共振器１７は、２つの電気的結合をプリント回路基板１５との間で有するリングであってもよい。より詳細には、寄生共振器１７は、プリント回路基板１５の参照電圧導体と直接に結合された第１の電気的結合２３ａと、１以上の抵抗、キャパシタ及びインダクタを通して、プリント回路基板１５の参照電圧導体と結合された第２の電気的結合２３ｂとを有していても良い。言い換えれば、第１のインピーダンスが、第１の電気的結合２３ａと参照電圧導体との間で与えられ、（第１のインピーダンスとは異なる）第２のインピーダンスが、第２の電気的結合２３ｂと参照電圧導体との間で与えられても良い。例えば、第１のインピーダンスは、ショート回路により与えられ、第２のインピーダンスは、１以上のディスクリート抵抗、キャパシタ及びインダクタの少なくともいずれかにより与えられてもよい。或いは、電気的結合２３ａ及び２３ｂは、ハンダ付けによりプリント回路基板上に提供されるディスクリートインピーダンス部品のような、１以上のインピーダンス部品を通して、参照コンダクタと結合されても良い。
【００２４】
図２の平面図に示されるように、寄生共振器１７は、開口部１７ｂを有するリング１７ａを含んでいても良い。より詳細には、リング１７ａは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤＤ）のような移動体端末のディスプレイを囲むように構成されても良い。従って、リングが取り得る形状は、ＬＣＤの形状及び移動体端末のハウジングの形状の少なくともいずれかにより制約されてもよい。
【００２５】
上述のように、ＦＢ比は、アンテナの前面から（耳に電話機を当てているユーザーから離れる方向へ）照射される放射線の、アンテナの背面から（電話機を耳に当てているユーザーへ向かう方向へ）照射される放射線に対する比率である。アンテナのデザインの文脈において議論すれば、移動体端末の「前面」はアンテナ側面となる。即ち、２ｄＢのＦＢ比とは、ユーザーの頭部から離れる場合のピーク放射(peak radiation)が、頭部へ向かう場合のそれよりも２ｄＢ高くなることを意味する。アンテナの効率を上げるためには、（ユーザーから離れる方向に、より高い放射が行われるように）約１から４ｄＢのＦＢ比を有することが有益である。
【００２６】
ＦＢ比に影響する２コンタクト寄生共振器１７の能力は、構造の放射性質に依存する。寄生共振器１７は、放射線が変化すべき周波数（例えば、約９００ＭＨｚ）において共振するように作ることができる。そうすることで、ＦＢ比を、約０ｄＢから２−４ｄＢ或いはそれ以上改善することができる。しかしながら、主たるラジエータ（即ち、アンテナ１１）のピーク利得は減少するかも知れない。寄生共振器１７のチューニングは、寄生共振器１７の形状に基づいて行うことができる。しかしながら上述のように、寄生共振器１７に許容される形状は、周りに寄生共振器１７が提供される液晶ディスプレイの形状や、移動体端末のハウジングの形状等により制約を受けてしまう。
【００２７】
寄生共振器はまた、寄生共振器を調整（チューニング）するための（容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかの）整合素子(matching elements、以下同じ)を利用して調整されても良い。更に、アンテナ１１の全体的利得を著しく下げることなく、ＦＢ比を改善するために、直列抵抗を利用してもよい。所定形状の寄生共振器のための適切な整合素子を決定するために、システマティックな方法を利用することもできる。
【００２８】
上述のように、寄生共振器１７は、プリント回路基板に対する電気的及び機械的結合を提供する第１の電気的接続２３ａ及び第２の電気的接続２３ｂとを有する。図３は、プリント回路基板の第２の側面１５ｂの部分的な平面図である。図３に示されるように、プリント回路基板１５は、その第２の側面１５ｂ上にパターン絶縁層２５を含んでいても良い。更に、絶縁層２５のパターニングでは、プリント回路基板の他の絶縁層及び導電層の部分を露光してもよい。より詳細には、絶縁層２５は、（接地面のような）参照電圧導体２９の部分が露光されるように、パターニングされてもよい。参照電圧導体２９は、例えば、プリント回路基板の単一の導電層からパターニングされても良いし、参照電圧導体２９を提供するために利用される導電層の部分が、参照電圧導体２９から分離した１以上のコンタクト・パッド３１ａ及び３１ｂを提供するためにパターニングされてもよい。
【００２９】
従って、寄生共振器１７からの電気的結合２３ｂは、電気的結合２３ｂを通じて寄生共振器１７と参照電圧導体２９との間で電気的ショートを提供するために、参照電圧導体２９の露光部分に直接に接続されても良い。寄生共振器１７からの電気的結合２３ｂは、コンタクト・パッド３１ａに結合されても良い。インピーダンス素子３５ａ及び３５ｂは、コンタクト・パッド３１ａから、インピーダンス素子３５ａを通って、コンタクトパッド３１ｂへ、直列結合され、コンタクト・パッド３１ｂから、インピーダンス素子３５ｂを通って、参照電圧導体２９に直列結合されてもよい。インピーダンス素子は、１以上の抵抗性、容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかより選択されてもよい。特定の例によれば、第１のインピーダンス素子が抵抗であって、第２のインピーダンス素子がキャパシタ又はインダクタのいずれかであってもよい。
【００３０】
図３では、２つの直列結合されたインピーダンス素子が示されているが、本発明の実施形態では、より多くの数の、又は、より少ない数のインピーダンス素子を、整合素子として利用しても良い。更に、直列結合以外の結合を利用しても良い。例えば、電気的結合２３ａが、πネットワーク及びＴネットワークのうち少なくともいずれかを利用して参照電圧導体２９と結合されてもよい。インピーダンス素子３５ａ及び３５ｂの少なくともいずれかは、例えば、コンタクト・パッドにハンダ付けされたディスクリートの表面実装素子であっても良い。或いは、一方又は両方のインピーダンス素子３５ａ及び３５ｂの少なくともいずれかが、プリント回路基板１５内のパターニングされた導電層の異なる形状を利用して提供されても良い。また、インピーダンス素子が更に、或いは、代替的に、電気的結合２３ｂ及び参照電圧導体２９との間に提供されても良い。
【００３１】
このように、本発明の実施形態によれば、整合素子を寄生共振器１７を調整するために利用することができる。容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかを直列に追加することにより、寄生共振器１７の共振周波数が上がったり、又は下がったりする。ＦＢ比を増加させるためには、寄生共振器１７は所望の共振周波数に調整されることが好ましい。この調整は、寄生共振器１７からの１以上のコンタクトにおける単一の直列インピーダンス素子により、本発明の幾つかの実施形態において実現することができる。コスト要因により、単一の容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかを利用することが有利である。更に、抵抗素子を、容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかの一方又は両方と直列に提供することができる。
【００３２】
図３に示すように２以上のインピーダンス素子を直列に利用することで、アンテナ１１からの所望の利得を維持しつつ、ＦＢ比を改善することができる。整合のために利用される素子に追加して直列素子を利用することで、寄生共振器の利得の低下を予測することができる。直列抵抗を利用した実験により、寄生共振器１７の損失を多くして、ＦＢ比及び全体の利得の制御を可能にできることが実証されるかもしれない。インピーダンス素子３５ａ又は３５ｂのいずれかとして比較的大きな値の抵抗（１キロオーム）を利用することで、アンテナ１１からのピーク放射は比較的高くなるが、ＦＢ比は比較的低く（〜０ｄＢ）なるであろう。インピーダンス素子３５ａ又は３５ｂのいずれかとしてより小さな値の抵抗（例えば、２７オーム）を利用することで、ピーク放射を下げることができるが、ＦＢ比は比較的良好となる（〜２ｄＢ）であろう。インピーダンス素子３５ａ又は３５ｂのいずれかとして更に低い抵抗値（例えば、０オーム）を利用すれば、ＦＢ比は更に増加（例えば３ｄＢ以上）するが、全体のピーク利得は１ｄＢ以上落ちるであろう。中間値を選択することにより、異なるレベルのピーク放射及び放射パターンを得ることができるであろう。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、寄生共振器をシステマティックに調整するための方法が提供される。寄生共振器をより効率的に放射させるため、寄生共振器を、ＬＣＤが配置される電話機の上側部分付近のリング内に配置しても良い。本発明の特定の実施形態によれば、寄生共振器は、移動体端末内の他の金属片から、０．２ミリ又はそれ以上（例えば、３ミリが好ましい）隔離されていてもよい。寄生共振器のコンタクトは、ＰＣＢに取り付けられる場合には比較的低抵抗であるべきである。
【００３４】
本発明の実施形態に従う構造において、比較的、帯域幅の大きなアンテナを配置することにより、寄生共振器１７の共振をネットワークアナライザを用いて視覚的に決定してもよい。他の実施形態では、参照電圧導体と寄生共振器からのコンタクトとの間に整合素子を連続して直列に配置して、アンテナ利得を各整合素子について測定しても良い。例えば、５ｎＨのインダクタと、０オームの抵抗と、２ｐＦのキャパシタとを、参照電圧導体と寄生共振器からのコンタクトの一つとの間にそれぞれ独立に連続して配置し、アンテナ利得を各素子について測定しても良い。もし初期構造が、所望の共振周波数に近い場合には、利得測定を行えば使用される整合素子に応じて利得の変化が認識されるであろう。整合素子は、適切な低利得が得られるまで変更されてもよい。所望の最低利得は、寄生共振器の共振周波数に対応し、最大のＦＢ比に対応するであろう。この点において、抵抗素子（例えば素子３５ａ）は、所望の利得及びＦＢ比を提供するために整合素子（例えば素子３５ｂ）と直列に導入されてもよい。
【００３５】
本発明の実施形態に対応する特定のアプリケーションでは、高いＦＢ比が、高帯域（例えば、約１７１０から１９９０ＭＨｚの範囲の周波数）における場合よりも、低帯域（例えば、約８２４から９６０ＭＨｚの範囲の周波数）においてより重要となるであろう。これは、高帯域におけるＦＢ比が、そもそも供給場所（feed location）とアンテナデザインの関数であっても良いからである。低帯域では、アンテナデザインを介してＦＢ比を制御することがより困難となり、ＰＣＢのサイズが問題となる波長に対して小さい場合には特に問題となる。従って、本発明の実施形態に対応する寄生共振器は、低帯域において共振するように設計されてもよい。また、高帯域において共振する構造であってもよいが、これらの高い周波数では、インピーダンスマッチングがわずかに改善されることとなろう。
【００３６】
本発明の幾つかの実施形態によれば、寄生共振器は、銅やアルミニウムと言った比較的良質の導電体で形成されても良い。ステンレス鋼といった他の材料を（追加で、或いは代替的に）利用しても良い。当該構造における共振周波数が、問題の周波数とは大きく異なる場合には、ＴネットワークやＰＩ（π）ネットワークのような、より進歩した整合回路を利用しても良い。Ｔネットワーク及びπネットワークのうち少なくともいずれかは、例えば、〜４０ｍｍ×〜４０ｍｍより大きいＬＣＤサイズを有する移動体端末において利用することができる。
【００３７】
図４及び５は、アンテナを約９００ＭＨｚで動作させた場合の、本発明の実施形態に対応する直列結合されたインピーダンス素子例についての特性を示す。特に、寄生共振器１７の結合２３ｂは、直接に参照電圧導体２９と結合され、その間でショート回路を提供する。また、寄生共振器１７の結合２３ａは、１ｎＨインダクタと４つの抵抗（０オーム、２２オーム、３１オーム及び６２オーム）のうちの一つとの直列結合を介して参照電圧導体２９と結合される。各抵抗を利用した結果は、図４のグラフ及び図５のチャートに示されるとおりである。図４のグラフにおいて、プラス９０度は、耳に向けて移動体端末を保持するユーザーの耳に向かう方向を示している。マイナス９０度は耳に向けて移動体端末を保持するユーザーの耳から離れる方向を示す。０度は、移動体端末のトップ（アンテナ１１に隣接する移動体端末の端部）から外へ向かう方向を示している。プラス及びマイナス１８０度は、移動体端末の底部（アンテナ１１から離れた端部）から外へ向かう方向を示している。更に、図４のデータは、寄生共振器を利用して取得されたものであり、（図２に示す）長さ方向の大きさＬが約３０ｍｍ、（図２に示す）幅方向の大きさＷが３６ｍｍの矩形リングと、（プリント回路基板との結合を提供するための曲がりを含めて）約１２ｍｍの長さを有する結合２３ａ及び２３ｂのためのアームとを有する寄生共振器を利用して取得されたものである。図５のチャートは、図４のグラフから得られる対応するデータを示す。特に、２２オームと６２オームとの間には、ピーク利得において比較的小さな偏差(small deviations)が存在するが、平均的なＦＢ比には比較的大きな変化が見られる。
【００３８】
本発明の追加の実施形態によれば、寄生共振器１７は図４及び５に関して上述したような大きさを有していてもよい。約８８０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの範囲の周波数において動作する移動体端末は、１．８ｎＨのインダクタと６８オームの抵抗を、寄生共振器と参照電圧導体との一つの結合の間において直列結合することができる。約８２４ＭＨｚから８９４ＭＨｚの範囲の周波数で動作する移動体端末の場合、３．３ｎＨのインダクタと４７オームの抵抗を寄生共振器と参照電圧導体との一つの結合の間において直列結合することができる。
【００３９】
図１Ａ、図１Ｂ、図２及び図３には、特定の実施形態に対応する寄生共振器を示したが、本発明の実施形態に従って図示した共振器が修正可能であることは理解されよう。例えば、そのヌルポイント(null point)においてリング１７ａに１以上のブレークを与えても良い。更に、矩形形状以外の形状を利用しても良い。また、アンテナ１１、寄生共振器１７、インピーダンス素子３５ａ及び３５ｂ以外の素子は、明確化の為にプリント回路基板１５上に示していないが、多数の他の素子をプリント回路基板の片面又は両面に配置可能であることは理解されよう。
【００４０】
図面及び明細書においては、典型的で好適な発明の実施形態を記載し、その際に特定の用語を使用しているが、これらは一般的及び記述的な意味に置いてのみ使用したものであって、発明の範囲を限定する目的は全く存在しない。発明の範囲は、特許請求の範囲に記載している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体端末に関する。より詳細には、寄生共振器（parasitic resonator、以下同じ）を有する移動体端末に関する。
【０００２】
また、本出願は、２００３年８月７日に出願された仮出願第６０／４９３，２９８号の優先権主張を伴う出願であり、当該仮出願の内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
より小型で、しかし効果的な移動体端末用の内部アンテナが依然として求められている。平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）は、幾つかの移動体端末製造業者により広く利用されるアンテナタイプとなった。そのように広く利用されるようになった理由には、デザイン、コスト、そして構造的な強度が含まれる。しかし、アンテナ効率は、移動体端末の前面（から移動体端末を耳に当てて保持するユーザーから離れる方向へ）の放射線レベル(radiation level、以下同じ)によるものと比べ、移動体端末の背面から（移動体端末を耳に当てて保持するユーザーに向かって）放射される放射線レベルによって下がるかも知れない。携帯電話通信帯域のうち低い帯域では、この放射線の主たる部分は、移動体端末のハウジング内のプリント回路基板(printed circuit board)上の接地面から生ずるかもしれない。９００ＭＨｚでは、放射線の約９０％は接地面から生ずることが分かっている。
【０００４】
動作効率を向上させるために、所定のアンテナ構成を利用することができる。そのような構成の一つは、例えば、非特許文献１に記載されている。この文献は、引用により本明細書に組み込まれる。非特許文献１は、プリント回路基板の裏面にマウントされたデュアルバンドＰＩＦＡ及び、プリント回路基板の前面にマウントされた寄生共振器を開示する。寄生共振器の長さは、ユーザーの頭部に向かって放射線が減少するように調整することができる。しかしながら、寄生共振器の長さは、即ち、最大効力は、移動体端末の物理的大きさにより限定されてしまうであろう。
【非特許文献１】マッズ・セイガー他「ヘッドファントムのそばに配置される移動体電話機アンテナの実現効率を増加させるための新技術」（ＩＥＥＥ ２００３）(Mads Sager et al. in "A Novel Technique To Increase The Realized Efficiency of A Mobile Phone Antenna Placed Beside A Head-Phanthom"(IEEE 2003))
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、移動体端末は、第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを備える。前記プリント回路基板は、前記アンテナと該寄生共振器との間に位置していることが好ましい。また、前記プリント回路基板の前記第１の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、前記プリント回路基板の前記第２の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与えることが好ましい。更に、前記第１及び第２のインピーダンスが異なることが望ましい。
【０００６】
例えば、前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンス又はインダクタンスよりも大きなキャパシタンス又はインダクタンスを与え手も良い。更に、前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えてもよい。
【０００７】
また、前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を含んでいてもよい。前記ディスクリート・インピーダンス素子は、例えば、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかであってもよい。また、前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にそのようなディスクリート・インピーダンス素子を備えていてもよい。更に、前記ディスクリート・インピーダンス素子は、前記プリント回路基板にハンダ付けされていてもよい。
【０００８】
本発明の追加の実施形態によれば、移動体端末は、第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを含むことが望ましい。前記プリント回路基板は前記アンテナと該寄生共振器との間に位置することが望ましい。また、前記プリント回路基板に対する前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間にディスクリート・インピーダンス素子を含むことが望ましい。
【０００９】
前記ディスクリート・インピーダンス素子は、例えば、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかであってもよい。また、前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にそのようなディスクリート・インピーダンス素子を備えていてもよい。更に、前記ディスクリート・インピーダンス素子は、前記プリント回路基板にハンダ付けされていてもよい。
【００１０】
また、前記プリント回路基板の前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、前記プリント回路基板の前記第２の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与えてもよい。また、前記第１及び第２のインピーダンスが異なっていてもよい。例えば、前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンス又はインダクタンスよりも大きなキャパシタンス又はインダクタンスを与えてもよい。更に、前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の実施形態に対応する寄生共振器、プリント回路基板及びＰＩＦＡを示す長さ方向における側面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に対応する寄生共振器、プリント回路基板及びＰＩＦＡを示す幅方向における上面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態に対応する寄生共振器及びＰＩＦＡを示す平面図である。
【図３】本発明の幾つかの実施形態に対応するプリント回路基板を示す部分的な平面図である。
【図４】本発明の実施形態に対応する、特定の直列接続されたインピーダンス素子及びＲＩＦＡの例における特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に対応する、特定の直列接続されたインピーダンス素子の例における特性を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明をより詳細に記述する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態のみに限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完璧かつ完全となるように、また当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供されている。図面では、様々な素子の大きさは明確化のために強調してある。また、ある素子が別の素子に「接続」または「結合」されていると言うとき、当該別の素子に直接に接続、または結合されていても、介在素子が存在していてもよいことを理解されたい。同様にして、ある素子が別の素子の「上に」あると言うとき、当該別の素子の直接上にあっても、介在素子が存在していてもよいことを理解されたい。全体を通じて、類似の番号は類似の素子を指す。本明細書では、実施形態における素子の幾つかを記述するために、「側面」、「前面(front)」、「背面(back)」、「トップ」及び「ボトム」の少なくともいずれかの相対語も利用する。これらの相対語は、図面を参照する際の利便性及び明瞭性を目的として利用されるものであって、そのように記述される素子が互いに図示するようにのみ配置されるものとして理解されるべきではない。
【００１３】
ＦＢ比（front-to-back ratio、以下同じ）は、移動体端末のアンテナの前面から（該移動体端末を耳に当てて保持するユーザーから離れる方向に）照射される放射線の、移動体端末のアンテナの背面から（該移動体端末を耳に当てて保持するユーザーに向かって）照射される放射線に対する割合を言う。アンテナ設計の文脈において議論すると、移動体端末の「前面」はアンテナの側面に相当し、「背面」は通話の際にユーザーの耳に当てられるイヤーピースを含む側面に相当する。ＦＢ比は、（接地面のような）参照電圧導体に対する単一又は複数のコンタクト点に沿った、移動体端末のハウジングの金属化(metallization)、複数位置に設置されるメタルキャリアの提供、及び、メタルリングの液晶ディスプレイの周りに単一又は複数の位置で該リングとのコンタクトを有するような提供（該メタルリングはホイルとして提供されても良い）、のうち少なくともいずれかにより改善されるかも知れない。
【００１４】
移動体端末のハウジングの金属化は、（典型的な製品に対し約０．４０ドルから０．７０ドルの範囲で）比較的高価となるかも知れない。更に、移動体端末のハウジングに金属化を適用する場合、歩留まり及び再現性の問題が存在するかも知れず、また、プロセスの安定化も考慮されなければならないであろう。メタルキャリアは、ステンレス鋼製であってもよいが、これは導電体としては比較的性能が悪く、比較的高価（約０．３０ドル）となるかも知れない。また、結果的に製品の厚みを０．１５から０．３ミリ増加させることになるかも知れない。
【００１５】
移動体端末の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の周りにメタルリングを設ける方法は、効果的である。典型的なダストガスケット（dust gasket）に対するコスト増は、メタルリングの場合、約０．０５ドルであろう。更に、ＦＢ比の改善率を、実装に大きく依存させることができる。メタルリングが、不正確に実装されれば、メインアンテナ利得は減少するであろう。更に、メタルリングの効力は、ＬＣＤの周りのメタルリングの共振に依存し、この共振はＬＣＤのサイズに依存するであろう。寄生共振器としてのメタルリングの使用は、非特許文献１において議論されており、この文献における記載は引用により本書面に組み込まれるものである。
【００１６】
移動体端末（例えば無線電話機）は、ユーザーの頭部に対する放射線レベルを低減するために、１以上の接触点を有するように、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の周囲で導電性ガスケット及びリングを利用することができる。例えば、４つの接触点がＬＣＤ周囲のガスケットのコーナーに提供されても良い。これらの接触点は、メタルガスケットと移動体端末において利用されるプリント回路基板（ＰＣＢ）の接地面との間のコンタクトを提供するものとなる。代替的なアプローチでは、メタルガスケットとＰＣＢとの間で１つ又は２つの接触点を利用してもよい。より具体的には、ＬＣＤの上端左及び上端右に隣接する位置で接触点を設けることで、デュアルコンタクトを利用しても良い。
【００１７】
移動体端末は、移動体端末の電子部品がマウントされたプリント回路基板を含むことができる。当業者により理解されるように、プリント回路基板は、複数のパターン導電層(patterned conductive layer)を含んでいても良い。これらのパターン導電層は、絶縁層により分離され、パターン導電層間を絶縁層を通して相互接続するための導電性ビア(conductive via)有する。電子部品は、電子部品及びプリント基板回路の導電層の電気的或いは機械的な相互接続を提供するための電子部品のリード（表面実装リード、デュアル・インライン・パッケージ・リード及びボール・グリッド・アレイ・リード等）により、プリント回路基板の片面又は両面にマウントされていても良い。プリント回路基板上にマウントされた電子部品は、プロセッサ、メモリー、ロジック装置、電力装置、及びアナログ装置のうち少なくともいずれかのような集積回路と、抵抗、キャパシタ及びインダクタのうち少なくともいずれかのようなディスクリート装置と、スピーカー、マイクロフォン、キーパッド及びディスプレイ・インタフェースのうち少なくともいずれかのような変換器とのうち、少なくともいずれかを含むことができる。
【００１８】
より詳細に、移動体端末のプリント回路基板は、移動体端末の動作の間、参照電圧を維持する、参照電圧導体を含んでいても良い。参照電圧導体は、動作中、移動体端末の接地電圧に維持されても良く、これは一般に接地面と呼ばれる。
【００１９】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動体端末は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、プリント回路基板１５の第１の側面１５ａに隣接し、そこに結合されるアンテナ１１と、プリント回路基板の第２の側面１５ｂに隣接し、そこに結合される寄生共振器（寄生ラジエーターとも言う）１７を含んでいても良い。図１Ａの側面図は、プリント回路基板１５の長さ方向Ｌに沿ったもので、アンテナ１１と寄生共振器１７はその端部付近で結合されている。
【００２０】
プリント回路基板１５の第２の側面１５ｂは、マイクロフォン、スピーカー、液晶ディスプレイ及びキーパッドの少なくともいずれかに隣接していても良い。従って、寄生共振器１７は、ユーザーが移動体端末で通話中の場合、ユーザーの頭部とプリント回路基板１５との間に位置することができる。また、プリント回路基板１５は、ユーザーの通話中に、アンテナ１１とユーザー頭部との間に位置することができる。更に、移動体端末のスピーカーは、寄生共振器１７とプリント回路基板１５との結合部の比較的近くに配置されても良い。マイクロフォンは、寄生共振器１７とプリント回路基板１５との結合部から比較的離れて配置されても良い。このようにして、マイクロフォンとスピーカーは、ユーザーが移動体端末で通話をしている場合、プリント基板回路１５とユーザーの頭部との間に位置することができる。
【００２１】
より詳細に、プリント回路基板１５、アンテナ１１及び寄生共振器１７は、寄生共振器１７が、プリント回路基板１５とハウジングの第１の面との間に配置され、アンテナ１１がプリント回路基板１５とハウジングの第２の面との間に配置されるようにして、移動体端末のハウジング内に封入されてもよい。更に、スピーカー及び移動体端末のハウジングの第１の面が、電話使用中のユーザーの耳に向かって保持されるように、スピーカー及び液晶ディスプレイがプリント回路基板と移動体端末の第１の面との間に提供されても良い。更に、寄生共振器１７は、液晶ディスプレイの周囲のダスト・ガスケット上の金属箔として提供されても良い。移動体端末のハウジング内で箔として提供される従来の寄生共振器は、例えば非特許文献１に示されている。本発明の実施形態に対応する寄生共振器は、箔として提供され、かつ、非特許文献１に示される従来の寄生共振器の代わりに移動体端末内に収納される。
【００２２】
アンテナ１１は、プリント回路基板１５と電気的に２箇所で結合される平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）であっても良い。当業者により理解されるように、平面逆Ｆアンテナは、完全な平面でなくても良い。例えば、平面逆Ｆアンテナは平面或いはフラットであっても良いが、その代わりに移動体端末のハンジングの形状に対応していても良い。より詳細に、アンテナ１１はプリント回路基板の信号線に対する第１の電気的結合２１ａと、プリント回路基板１５の参照電圧導体への第２の電気的結合２１ｂを有していても良い。
【００２３】
寄生共振器１７は、２つの電気的結合をプリント回路基板１５との間で有するリングであってもよい。より詳細には、寄生共振器１７は、プリント回路基板１５の参照電圧導体と直接に結合された第１の電気的結合２３ａと、１以上の抵抗、キャパシタ及びインダクタを通して、プリント回路基板１５の参照電圧導体と結合された第２の電気的結合２３ｂとを有していても良い。言い換えれば、第１のインピーダンスが、第１の電気的結合２３ａと参照電圧導体との間で与えられ、（第１のインピーダンスとは異なる）第２のインピーダンスが、第２の電気的結合２３ｂと参照電圧導体との間で与えられても良い。例えば、第１のインピーダンスは、ショート回路により与えられ、第２のインピーダンスは、１以上のディスクリート抵抗、キャパシタ及びインダクタの少なくともいずれかにより与えられてもよい。或いは、電気的結合２３ａ及び２３ｂは、ハンダ付けによりプリント回路基板上に提供されるディスクリートインピーダンス部品のような、１以上のインピーダンス部品を通して、参照コンダクタと結合されても良い。
【００２４】
図２の平面図に示されるように、寄生共振器１７は、開口部１７ｂを有するリング１７ａを含んでいても良い。より詳細には、リング１７ａは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤＤ）のような移動体端末のディスプレイを囲むように構成されても良い。従って、リングが取り得る形状は、ＬＣＤの形状及び移動体端末のハウジングの形状の少なくともいずれかにより制約されてもよい。
【００２５】
上述のように、ＦＢ比は、アンテナの前面から（耳に電話機を当てているユーザーから離れる方向へ）照射される放射線の、アンテナの背面から（電話機を耳に当てているユーザーへ向かう方向へ）照射される放射線に対する比率である。アンテナのデザインの文脈において議論すれば、移動体端末の「前面」はアンテナ側面となる。即ち、２ｄＢのＦＢ比とは、ユーザーの頭部から離れる場合のピーク放射(peak radiation)が、頭部へ向かう場合のそれよりも２ｄＢ高くなることを意味する。アンテナの効率を上げるためには、（ユーザーから離れる方向に、より高い放射が行われるように）約１から４ｄＢのＦＢ比を有することが有益である。
【００２６】
ＦＢ比に影響する２コンタクト寄生共振器１７の能力は、構造の放射性質に依存する。寄生共振器１７は、放射線が変化すべき周波数（例えば、約９００ＭＨｚ）において共振するように作ることができる。そうすることで、ＦＢ比を、約０ｄＢから２−４ｄＢ或いはそれ以上改善することができる。しかしながら、主たるラジエータ（即ち、アンテナ１１）のピーク利得は減少するかも知れない。寄生共振器１７のチューニングは、寄生共振器１７の形状に基づいて行うことができる。しかしながら上述のように、寄生共振器１７に許容される形状は、周りに寄生共振器１７が提供される液晶ディスプレイの形状や、移動体端末のハウジングの形状等により制約を受けてしまう。
【００２７】
寄生共振器はまた、寄生共振器を調整（チューニング）するための（容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかの）整合素子(matching elements、以下同じ)を利用して調整されても良い。更に、アンテナ１１の全体的利得を著しく下げることなく、ＦＢ比を改善するために、直列抵抗を利用してもよい。所定形状の寄生共振器のための適切な整合素子を決定するために、システマティックな方法を利用することもできる。
【００２８】
上述のように、寄生共振器１７は、プリント回路基板に対する電気的及び機械的結合を提供する第１の電気的接続２３ａ及び第２の電気的接続２３ｂとを有する。図３は、プリント回路基板の第２の側面１５ｂの部分的な平面図である。図３に示されるように、プリント回路基板１５は、その第２の側面１５ｂ上にパターン絶縁層２５を含んでいても良い。更に、絶縁層２５のパターニングでは、プリント回路基板の他の絶縁層及び導電層の部分を露光してもよい。より詳細には、絶縁層２５は、（接地面のような）参照電圧導体２９の部分が露光されるように、パターニングされてもよい。参照電圧導体２９は、例えば、プリント回路基板の単一の導電層からパターニングされても良いし、参照電圧導体２９を提供するために利用される導電層の部分が、参照電圧導体２９から分離した１以上のコンタクト・パッド３１ａ及び３１ｂを提供するためにパターニングされてもよい。
【００２９】
従って、寄生共振器１７からの電気的結合２３ｂは、電気的結合２３ｂを通じて寄生共振器１７と参照電圧導体２９との間で電気的ショートを提供するために、参照電圧導体２９の露光部分に直接に接続されても良い。寄生共振器１７からの電気的結合２３ｂは、コンタクト・パッド３１ａに結合されても良い。インピーダンス素子３５ａ及び３５ｂは、コンタクト・パッド３１ａから、インピーダンス素子３５ａを通って、コンタクトパッド３１ｂへ、直列結合され、コンタクト・パッド３１ｂから、インピーダンス素子３５ｂを通って、参照電圧導体２９に直列結合されてもよい。インピーダンス素子は、１以上の抵抗性、容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかより選択されてもよい。特定の例によれば、第１のインピーダンス素子が抵抗であって、第２のインピーダンス素子がキャパシタ又はインダクタのいずれかであってもよい。
【００３０】
図３では、２つの直列結合されたインピーダンス素子が示されているが、本発明の実施形態では、より多くの数の、又は、より少ない数のインピーダンス素子を、整合素子として利用しても良い。更に、直列結合以外の結合を利用しても良い。例えば、電気的結合２３ａが、πネットワーク及びＴネットワークのうち少なくともいずれかを利用して参照電圧導体２９と結合されてもよい。インピーダンス素子３５ａ及び３５ｂの少なくともいずれかは、例えば、コンタクト・パッドにハンダ付けされたディスクリートの表面実装素子であっても良い。或いは、一方又は両方のインピーダンス素子３５ａ及び３５ｂの少なくともいずれかが、プリント回路基板１５内のパターニングされた導電層の異なる形状を利用して提供されても良い。また、インピーダンス素子が更に、或いは、代替的に、電気的結合２３ｂ及び参照電圧導体２９との間に提供されても良い。
【００３１】
このように、本発明の実施形態によれば、整合素子を寄生共振器１７を調整するために利用することができる。容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかを直列に追加することにより、寄生共振器１７の共振周波数が上がったり、又は下がったりする。ＦＢ比を増加させるためには、寄生共振器１７は所望の共振周波数に調整されることが好ましい。この調整は、寄生共振器１７からの１以上のコンタクトにおける単一の直列インピーダンス素子により、本発明の幾つかの実施形態において実現することができる。コスト要因により、単一の容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかを利用することが有利である。更に、抵抗素子を、容量性及び誘導性素子の少なくともいずれかの一方又は両方と直列に提供することができる。
【００３２】
図３に示すように２以上のインピーダンス素子を直列に利用することで、アンテナ１１からの所望の利得を維持しつつ、ＦＢ比を改善することができる。整合のために利用される素子に追加して直列素子を利用することで、寄生共振器の利得の低下を予測することができる。直列抵抗を利用した実験により、寄生共振器１７の損失を多くして、ＦＢ比及び全体の利得の制御を可能にできることが実証されるかもしれない。インピーダンス素子３５ａ又は３５ｂのいずれかとして比較的大きな値の抵抗（１キロオーム）を利用することで、アンテナ１１からのピーク放射は比較的高くなるが、ＦＢ比は比較的低く（〜０ｄＢ）なるであろう。インピーダンス素子３５ａ又は３５ｂのいずれかとしてより小さな値の抵抗（例えば、２７オーム）を利用することで、ピーク放射を下げることができるが、ＦＢ比は比較的良好となる（〜２ｄＢ）であろう。インピーダンス素子３５ａ又は３５ｂのいずれかとして更に低い抵抗値（例えば、０オーム）を利用すれば、ＦＢ比は更に増加（例えば３ｄＢ以上）するが、全体のピーク利得は１ｄＢ以上落ちるであろう。中間値を選択することにより、異なるレベルのピーク放射及び放射パターンを得ることができるであろう。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、寄生共振器をシステマティックに調整するための方法が提供される。寄生共振器をより効率的に放射させるため、寄生共振器を、ＬＣＤが配置される電話機の上側部分付近のリング内に配置しても良い。本発明の特定の実施形態によれば、寄生共振器は、移動体端末内の他の金属片から、０．２ミリ又はそれ以上（例えば、３ミリが好ましい）隔離されていてもよい。寄生共振器のコンタクトは、ＰＣＢに取り付けられる場合には比較的低抵抗であるべきである。
【００３４】
本発明の実施形態に従う構造において、比較的、帯域幅の大きなアンテナを配置することにより、寄生共振器１７の共振をネットワークアナライザを用いて視覚的に決定してもよい。他の実施形態では、参照電圧導体と寄生共振器からのコンタクトとの間に整合素子を連続して直列に配置して、アンテナ利得を各整合素子について測定しても良い。例えば、５ｎＨのインダクタと、０オームの抵抗と、２ｐＦのキャパシタとを、参照電圧導体と寄生共振器からのコンタクトの一つとの間にそれぞれ独立に連続して配置し、アンテナ利得を各素子について測定しても良い。もし初期構造が、所望の共振周波数に近い場合には、利得測定を行えば使用される整合素子に応じて利得の変化が認識されるであろう。整合素子は、適切な低利得が得られるまで変更されてもよい。所望の最低利得は、寄生共振器の共振周波数に対応し、最大のＦＢ比に対応するであろう。この点において、抵抗素子（例えば素子３５ａ）は、所望の利得及びＦＢ比を提供するために整合素子（例えば素子３５ｂ）と直列に導入されてもよい。
【００３５】
本発明の実施形態に対応する特定のアプリケーションでは、高いＦＢ比が、高帯域（例えば、約１７１０から１９９０ＭＨｚの範囲の周波数）における場合よりも、低帯域（例えば、約８２４から９６０ＭＨｚの範囲の周波数）においてより重要となるであろう。これは、高帯域におけるＦＢ比が、そもそも供給場所（feed location）とアンテナデザインの関数であっても良いからである。低帯域では、アンテナデザインを介してＦＢ比を制御することがより困難となり、ＰＣＢのサイズが問題となる波長に対して小さい場合には特に問題となる。従って、本発明の実施形態に対応する寄生共振器は、低帯域において共振するように設計されてもよい。また、高帯域において共振する構造であってもよいが、これらの高い周波数では、インピーダンスマッチングがわずかに改善されることとなろう。
【００３６】
本発明の幾つかの実施形態によれば、寄生共振器は、銅やアルミニウムと言った比較的良質の導電体で形成されても良い。ステンレス鋼といった他の材料を（追加で、或いは代替的に）利用しても良い。当該構造における共振周波数が、問題の周波数とは大きく異なる場合には、ＴネットワークやＰＩ（π）ネットワークのような、より進歩した整合回路を利用しても良い。Ｔネットワーク及びπネットワークのうち少なくともいずれかは、例えば、〜４０ｍｍ×〜４０ｍｍより大きいＬＣＤサイズを有する移動体端末において利用することができる。
【００３７】
図４及び５は、アンテナを約９００ＭＨｚで動作させた場合の、本発明の実施形態に対応する直列結合されたインピーダンス素子例についての特性を示す。特に、寄生共振器１７の結合２３ｂは、直接に参照電圧導体２９と結合され、その間でショート回路を提供する。また、寄生共振器１７の結合２３ａは、１ｎＨインダクタと４つの抵抗（０オーム、２２オーム、３１オーム及び６２オーム）のうちの一つとの直列結合を介して参照電圧導体２９と結合される。各抵抗を利用した結果は、図４のグラフ及び図５のチャートに示されるとおりである。図４のグラフにおいて、プラス９０度は、耳に向けて移動体端末を保持するユーザーの耳に向かう方向を示している。マイナス９０度は耳に向けて移動体端末を保持するユーザーの耳から離れる方向を示す。０度は、移動体端末のトップ（アンテナ１１に隣接する移動体端末の端部）から外へ向かう方向を示している。プラス及びマイナス１８０度は、移動体端末の底部（アンテナ１１から離れた端部）から外へ向かう方向を示している。更に、図４のデータは、寄生共振器を利用して取得されたものであり、（図２に示す）長さ方向の大きさＬが約３０ｍｍ、（図２に示す）幅方向の大きさＷが３６ｍｍの矩形リングと、（プリント回路基板との結合を提供するための曲がりを含めて）約１２ｍｍの長さを有する結合２３ａ及び２３ｂのためのアームとを有する寄生共振器を利用して取得されたものである。図５のチャートは、図４のグラフから得られる対応するデータを示す。特に、２２オームと６２オームとの間には、ピーク利得において比較的小さな偏差(small deviations)が存在するが、平均的なＦＢ比には比較的大きな変化が見られる。
【００３８】
本発明の追加の実施形態によれば、寄生共振器１７は図４及び５に関して上述したような大きさを有していてもよい。約８８０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの範囲の周波数において動作する移動体端末は、１．８ｎＨのインダクタと６８オームの抵抗を、寄生共振器と参照電圧導体との一つの結合の間において直列結合することができる。約８２４ＭＨｚから８９４ＭＨｚの範囲の周波数で動作する移動体端末の場合、３．３ｎＨのインダクタと４７オームの抵抗を寄生共振器と参照電圧導体との一つの結合の間において直列結合することができる。
【００３９】
図１Ａ、図１Ｂ、図２及び図３には、特定の実施形態に対応する寄生共振器を示したが、本発明の実施形態に従って図示した共振器が修正可能であることは理解されよう。例えば、そのヌルポイント(null point)においてリング１７ａに１以上のブレークを与えても良い。更に、矩形形状以外の形状を利用しても良い。また、アンテナ１１、寄生共振器１７、インピーダンス素子３５ａ及び３５ｂ以外の素子は、明確化の為にプリント回路基板１５上に示していないが、多数の他の素子をプリント回路基板の片面又は両面に配置可能であることは理解されよう。
【００４０】
図面及び明細書においては、典型的で好適な発明の実施形態を記載し、その際に特定の用語を使用しているが、これらは一般的及び記述的な意味に置いてのみ使用したものであって、発明の範囲を限定する目的は全く存在しない。発明の範囲は、特許請求の範囲に記載している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体端末であって、
第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、
寄生共振器であって、前記プリント回路基板が前記アンテナと該寄生共振器との間に位置するように、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを備え、
前記プリント回路基板の前記第１の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、
前記プリント回路基板の前記第２の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与え、
前記第１及び第２のインピーダンスが異なることを特徴とする移動体端末。
【請求項２】
前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、
前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項３】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンスよりも大きなキャパシタンスを与えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項４】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるインダクタンスよりも大きなインダクタンスを与えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項５】
前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項６】
前記ディスクリート・インピーダンス素子は、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項５に記載の移動体端末。
【請求項７】
前記ディスクリート・インピーダンス素子が、前記プリント回路基板にハンダ付けされていることを特徴とする請求項６に記載の移動体端末。
【請求項８】
前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする請求項５に記載の移動体端末。
【請求項９】
移動体端末であって、
第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、
寄生共振器であって、前記プリント回路基板が前記アンテナと該寄生共振器との間に位置するように、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを備え、
前記プリント回路基板に対する前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする移動体端末。
【請求項１０】
前記ディスクリート・インピーダンス素子は、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項９に記載の移動体端末。
【請求項１１】
前記ディスクリート・インピーダンス素子が、前記プリント回路基板にハンダ付けされていることを特徴とする請求項１０に記載の移動体端末。
【請求項１２】
前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする請求項９に記載の移動体端末。
【請求項１３】
前記プリント回路基板の前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、
前記プリント回路基板の前記第２の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与え、
前記第１及び第２のインピーダンスが異なることを特徴とする請求項９に記載の移動体端末。
【請求項１４】
前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、
前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えることを特徴とする請求項１３に記載の移動体端末。
【請求項１５】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンスよりも大きなキャパシタンスを与えることを特徴とする請求項１３に記載の移動体端末。
【請求項１６】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるインダクタンスよりも大きなインダクタンスを与えることを特徴とする請求項１３に記載の移動体端末。
【請求項１】
移動体端末であって、
第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、
寄生共振器であって、前記プリント回路基板が前記アンテナと該寄生共振器との間に位置するように、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを備え、
前記プリント回路基板の前記第１の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、
前記プリント回路基板の前記第２の結合は、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与え、
前記第１及び第２のインピーダンスが異なることを特徴とする移動体端末。
【請求項２】
前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、
前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項３】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンスよりも大きなキャパシタンスを与えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項４】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるインダクタンスよりも大きなインダクタンスを与えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項５】
前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末。
【請求項６】
前記ディスクリート・インピーダンス素子は、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項５に記載の移動体端末。
【請求項７】
前記ディスクリート・インピーダンス素子が、前記プリント回路基板にハンダ付けされていることを特徴とする請求項６に記載の移動体端末。
【請求項８】
前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする請求項５に記載の移動体端末。
【請求項９】
移動体端末であって、
第１及び第２の側面と、参照電圧導体とを有するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板の前記第１の側面と結合されたアンテナと、
寄生共振器であって、前記プリント回路基板が前記アンテナと該寄生共振器との間に位置するように、前記プリント回路基板の前記第２の側面との第１及び第２の結合を有する寄生共振器とを備え、
前記プリント回路基板に対する前記第１及び第２の結合の少なくとも一方が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする移動体端末。
【請求項１０】
前記ディスクリート・インピーダンス素子は、ディスクリート・キャパシタ、ディスクリート・インダクタ及びディスクリート抵抗のうち、少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項９に記載の移動体端末。
【請求項１１】
前記ディスクリート・インピーダンス素子が、前記プリント回路基板にハンダ付けされていることを特徴とする請求項１０に記載の移動体端末。
【請求項１２】
前記第１及び第２の結合のぞれぞれが、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にディスクリート・インピーダンス素子を備えることを特徴とする請求項９に記載の移動体端末。
【請求項１３】
前記プリント回路基板の前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第１のインピーダンスを与え、
前記プリント回路基板の前記第２の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間の第２のインピーダンスを与え、
前記第１及び第２のインピーダンスが異なることを特徴とする請求項９に記載の移動体端末。
【請求項１４】
前記第１の結合が、前記寄生共振器と前記参照電圧導体との間に電気的ショートを与え、
前記第２の結合が、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間にキャパシタンス及びインダクタンスの少なくともいずれかを与えることを特徴とする請求項１３に記載の移動体端末。
【請求項１５】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるキャパシタンスよりも大きなキャパシタンスを与えることを特徴とする請求項１３に記載の移動体端末。
【請求項１６】
前記第２の結合は、前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に、前記第１の結合により前記参照電圧導体と前記寄生共振器との間に与えられるインダクタンスよりも大きなインダクタンスを与えることを特徴とする請求項１３に記載の移動体端末。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−４５０９９（Ｐ２０１１−４５０９９Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２０６０７９（Ｐ２０１０−２０６０７９）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【分割の表示】特願２００６−５２２５４４（Ｐ２００６−５２２５４４）の分割
【原出願日】平成１６年５月２０日（２００４．５．２０）
【出願人】（５０２０８７５０７）ソニー エリクソン モバイル コミュニケーションズ， エービー (823)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６０７９（Ｐ２０１０−２０６０７９）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【分割の表示】特願２００６−５２２５４４（Ｐ２００６−５２２５４４）の分割
【原出願日】平成１６年５月２０日（２００４．５．２０）
【出願人】（５０２０８７５０７）ソニー エリクソン モバイル コミュニケーションズ， エービー (823)
【Ｆターム（参考）】
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