JP6173601B2 - 新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末 - Google Patents

Description

本発明は通信機器技術分野に関し、特に、新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末に関する。

モバイル端末（携帯電話やタブレット等）の品質感を向上させるために、モバイル端末の工業デザインに金属が応用されることが増えている。このような工業デザインは、アンテナ性能に大きな影響を及ぼす。携帯電話を例に用いると、無線通信は携帯電話の必須の機能であり、アンテナは携帯電話の必須の構成要素である。また、アンテナ性能のレベルは、例えば通話品質が良好か否かやデータサービスがスムーズか否かといった、複数の側面に対して重要である。様々な金属材料を用いる工業デザインの中でも、金属リヤカバーを伴うアンテナのデザインは最も困難である。リヤカバーはモバイル端末のリヤハウジングである。金属リヤカバーは金属リヤハウジングである。

図１に示されるように、従来技術の技術的解決策は、金属リヤカバーを完全に２つの部分又は少なくとも２つの部分に分割することであり、隣接する部分は間隙１０’によって完全に分離される。間隙１０’の幅を比較的小さい値に設定することにより、金属リヤカバーの形状を良好に確保することができる。そして、分割によって得られる金属１１’の一部は、直接的にアンテナの一部としての機能を果たす。間隙１０’は、金属リヤカバーの全ての部分を全体として接着するのに用いられる接着剤で充填される場合がある。上述のように、アンテナ放射には開放環境が必要である。金属リヤカバーから分離された部分がアンテナの一部として利用される場合、金属リヤカバーの外側は大気である。大気の電気特性から、大気はアンテナにとって開放媒体でもある。したがってアンテナは、開放環境がダメージを受けるという問題を伴わない。しかしながら、アンテナの末端（又は間隙１０’の開放端と呼ばれる）は一般に携帯電話の側縁にあり、間隙１０’はユーザーの手に握られがちである。この場所が手で握られると、アンテナの動作共振が大幅に偏移し、結果として性能が劣化してしまう。図２に示されるアンテナ反射係数テスト図では、指の存在によってアンテナの動作周波数が数百ＭＨｚ偏移しており、これは多大な影響を示し、携帯電話の通信効果が不十分になってしまう。

本発明は、従来技術の欠点を克服することを目標とし、新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末を提供する。本モバイル端末により、良好なアンテナ性能と多大な通信効果がもたらされる。

第１の態様によれば、本発明は、新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末を提供する。本モバイル端末はアンテナ構造を備える。アンテナ構造は金属リヤカバーを有し、金属リヤカバー上に第１のスロットが配置され、第１のスロットの一端が金属リヤカバーの側面又は端面に通じる。金属リヤカバー上に更に第２のスロット及び第３のスロットが配置され、第２のスロットは第１のスロットの一方に位置し、第２のスロットの一端は第１のスロットと接続し、第３のスロットは第１のスロットの他方に位置し、第３のスロットの一端は第１のスロットと接続する。金属リヤカバーは、第２のスロット及び第３のスロットの一方に位置するリヤカバーと、第２のスロット及び第３のスロットの他方に位置するアンテナ部とを有し、アンテナ部は、第１のスロットの一方に位置する第１のアンテナ部と、第１のスロットの他方に位置する第２のアンテナ部とを有し、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部の両方は、一体的にリヤカバーに接続される。アンテナ構造は更に、第１のアンテナ部及び／又は第２のアンテナ部に配置されるアンテナ給電点を有し、アンテナ給電点は、給電線を用いて当該モバイル端末の送受信機に接続される。

第１の態様に関して、第１の可能な実施方式では、第１のアンテナ部にアンテナ延伸部が接続される。

第１の態様の第１の可能な実施方式に関して、第２の可能な実施方式では、第１のアンテナ部は、スプリングプレート又は弾性エジェクタピンを用いてアンテナ延伸部に接続される。

第１の態様の第１の可能な実施方式に関して、第３の可能な実施方式では、アンテナ給電点は第１のアンテナ部に配置され、アンテナ延伸部の一端は第１のアンテナ部に接続される。

第１の態様の第３の可能な実施方式に関して、第４の可能な実施方式では、アンテナ延伸部は、モバイル端末内部の導体に接続される。

第１の態様のいずれかの可能な実施方式に関して、第５の可能な実施方式では、第１のスロットの一端は、金属リヤカバーの底部と通じる。

第１の態様のいずれかの可能な実施方式に関して、第６の可能な実施方式では、第１のスロット、第２のスロット及び第３のスロットはＴ字型スロットを形成する。

第１の態様のいずれかの可能な実施方式に関して、第７の可能な実施方式では、リヤカバーの外形寸法は、第１のアンテナ部の外形寸法及び第２のアンテナ部の外形寸法よりも大きい。

第１の態様のいずれかの可能な実施方式に関して、第８の可能な実施方式では、第１のアンテナ部は第１のスロット付近に接続点を有する。アンテナ延伸部の一端は接続点に接続される。アンテナ延伸部は、リヤカバーの方向に延伸する第１の延伸部と、第１のスロットから離れる方向に第１の延伸部の末端から延伸する第２の延伸部と、第２の延伸部の末端からリヤカバーの反対方向に延伸する第３の延伸部と、第３の延伸部の末端から第１のスロットに接近する方向に延伸する第４の延伸部とを有する。

第１の態様の第８の可能な実施方式に関して、第９の可能な実施方式では、第１のアンテナ部及び接続点からアンテナ延伸部までのパスは、第１のアンテナパスである。第２のアンテナ部とリヤカバーとの接続部からリヤカバーの反対方向及び第１のスロットの方向へのパスは、第２のアンテナパスである。第１のパスの基本モードと高次モードは、それぞれ低周波共振と第１の高周波共振を形成する。第２のアンテナパスと第１のアンテナパスとの間には空間結合が存在する。第２のアンテナパスは励起されて第２の高周波共振を形成する。

本発明で提供される新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末によれば、金属リヤカバーに第１のスロット、第２のスロット及び第３のスロットが配置される。第１のスロット、第２のスロット及び第３のスロットは、金属リヤカバーを第１のアンテナ部、第２のアンテナ部及びリヤカバーに分割する。よって、携帯電話の金属リヤカバー全体の外観設計を良好に維持することができ、更に、アンテナ性能を確保することができ、高周波帯域を拡張することができ、ユーザーの手で握られることによるアンテナ性能劣化の程度を低減することができる。これはアンテナの通信効果の改善に役立ち、同時にアンテナ試運転の困難性を低減することもできるので、製造コストが低減される。

従来技術で提供されるアンテナ構造の概略平面図である。 従来技術で提供されるアンテナ構造のアンテナ反射係数のテスト図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末の概略平面図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末の概略側面図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末の概略底面図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末の概略平面図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末の３次元概略図である。 本発明の実施形態に係る、アンテナ構造の第２のスロットと第３のスロットが対称でないモバイル端末の概略平面図である。 本発明の実施形態に係る、アンテナ構造の第２のスロットと第３のスロットが対称でないモバイル端末の概略平面図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末のアンテナ構造のアンテナパスの概略図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末のアンテナ構造の反射係数結果の概略図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末のアンテナ構造に右手が接触したときの、アンテナ反射係数のテスト図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末のアンテナ構造に左手が接触したときの、アンテナ反射係数のテスト図である。

本発明の目的、技術的解決策及び利点をより明確に、より分かりやすくするために、以下、添付の図面及び実施形態を参照して本発明を更に詳述する。理解すべきこととして、本明細書に記載される具体的な実施形態は、本発明の説明に用いられるに過ぎず、本発明を限定する意図はない。

留意すべきこととして、ある構成要素が別の構成要素に「固定」又は「配置」される場合、該構成要素は該別の構成要素上に直接配置されてよく、或いは中間構成要素が存在してよい。ある構成要素が別の構成要素に「接続される」場合、該構成要素は別の構成要素に直接接続されてよく、或いは中間構成要素が存在してよい。

更に留意すべきこととして、実施形態において左、右、上、下等の方向用語は相対概念に過ぎない。或いは、製品の通常の使用状態を基準として用いるが、該用語は制限的なものとして解釈されるべきではない。

図３及び図４に示されるように、本発明の実施形態では、新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末が提供される。モバイル端末は、携帯電話、タブレット等であってよい。本実施形態では、携帯電話を例に用いる。新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末はアンテナ構造を備える。アンテナ構造は金属リヤカバー１を有する。金属リヤカバー１は、モバイル端末のリヤハウジングとして用いられてよく、アンテナ構造の主要部分として用いられてもよい。金属リヤカバー１は金属材料で形成されてよく、一体的に形成されてよい。第１のスロット１０１は金属リヤカバー１に配置され、第１のスロット１０１の一端は金属リヤカバー１の側面又は端面に通じる。金属リヤカバー１には更に第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３が配置される。第２のスロット１０２は第１のスロット１０１の一方に位置し、第２のスロット１０２の一端は第１のスロット１０１と接続する。第３のスロット１０３は第１のスロット１０１の他方に位置し、第３のスロット１０３の一端は第１のスロット１０１に接続する。第２のスロット１０２と第３のスロット１０３は、それぞれ第１のスロット１０１の２つの側に配置され、両方とも第１のスロット１０１と接続する。第２のスロット１０２の他端と第３のスロット１０３の他端は、両方とも金属リヤカバー１の縁から離れて配置される。すなわち、金属リヤカバー１はスロットによって完全に分離されるのではなく、金属リヤカバー１全体が構造全体であることに変わりはない。本実施形態では、第２のスロット１０２の他端と第３のスロット１０３の他端は、両方とも金属リヤカバー１の縁に近接してよい。金属リヤカバー１は、第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３の一方に位置するリヤカバー１３と、第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３の他方に位置するアンテナ部とを有する。アンテナ部は、第１のスロット１０１の一方に位置する第１のアンテナ部１１と、第１のスロット１０１の他方に位置する第２のアンテナ部１２とを有する。第１のアンテナ部１１と第２のアンテナ部１２の両方は、一体的にリヤカバー１３に接続される。アンテナ構造は更に、第１のアンテナ部１１及び／又は第２のアンテナ部１２に配置されるアンテナ給電点１０６を有する。アンテナ給電点１０６は、給電線を用いて、モバイル端末の送受信機（信号送受信機モジュールとも呼ばれる）に接続されて、ネットワーク通信に用いられる無線周波数システムを形成してよい。このような設計より、金属リヤカバー全体の構造設計を実現され、且つ、製品の美的外観と、放熱への多大な効果と、高い構造信頼性がもたらされる。加えて、第１のスロット１０１、第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３の設計により、製品のリヤハウジングとして用いられる金属リヤカバー１が、リヤカバー１３、第１のアンテナ部１１及び第２のアンテナ部１２に分割される。リヤカバー１３と第１のアンテナ部１１と第２のアンテナ部１２との間の大部分の領域がスロットによって分割されるが、リヤカバー１３、第１のアンテナ部１１及び第２のアンテナ部１２は一体に接続されたままであり、よって、装置の構造信頼性は、完全分離によって特徴付けられる離散状態と比較して著しく向上する。加えて、製品の処理方式は単純であり、スロット形成のみで済み、接着や接続のプロセスは必要ないので、製品の低コスト化に繋がる。リヤカバー１３は面積が比較的大きく、第１のアンテナ部１１及び第２のアンテナ部１２の地として用いられてよい。スロットアンテナ（又は、電子的小型アンテナの典型的な形状のひとつであるＩＦＡアンテナ、すなわちInverted F-Shape Antenna（逆Ｆ字型アンテナ））の原理に基づき、リヤカバー１３に一体に接続される第１のアンテナ部１１及び第２のアンテナ部１２に関して、アンテナ設計が行われてよい。第１のアンテナ部１１とリヤカバー１３との接続部１０４と、第２のアンテナ部１２とリヤカバー１３との接続部１０５は、アンテナの接地点として利用されてよい。アンテナ給電点１０６（給電点とも呼ばれる）は、アンテナを励起するために第１のアンテナ部１１に配置されてよく、これにより、アンテナの性能を保証することができる。加えて、第１のスロット１０１のスロット方向はフレキシブルであるので、第１のスロット１０１の開口はモバイル端末の底部に位置しても上部に位置してもよく、且つ、使用プロセスにおけるユーザーによる接触に対して脆弱でない。よって、アンテナの動作共振の大きなオフセットが回避され、アンテナ性能及び通信効果が保証される。加えて、金属リヤカバー１のスロット形成方式では金属リヤカバー１は分割されず、よって、高周波帯域のアンテナ帯域を効果的に拡張することができる。

具体的には、図３及び図４に示されるように、第１のスロット１０１の一端は、モバイル端末の底部と接続する。例えば、第１のスロット１０１は、モバイル端末の底部の角と接続してもよい。本実施形態では、第１のスロット１０１はモバイル端末の底端面と通じ、間隙の開口端は金属リヤカバー１の底部に位置する。よって、手で握られる可能性が著しく低減されるので、ユーザーの手がアンテナ性能に及ぼす影響が低減される。

具体的には、図３及び図４に示されるように、第１のスロット１０１と第２のスロット１０２と第３のスロット１０３はＴ字型スロットを形成する。第１のスロット１０１は縦方向に配置され、第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３は横方向に配置され、且つ、第１のスロット１０１の両側にそれぞれ配置される。当然ながら、第１のスロット１０１、第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３は別の方式で配置されてもよい。図１０及び図１１に示されるように、第２のスロット１０２は第３のスロット１０３と対称であってよい。或いは、それらは対称でなくてよい。第１のスロット１０１、第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３は、長さと幅が等しくても等しくなくてもよい。第１のスロット１０１、第２のスロット１０２及び第３のスロット１０３は直線形状であってよく、或いは円弧形状や折り目形状等であってよい。

本実施形態では、図３及び図４に示されるように、リヤカバー１３の外形寸法は、第１のアンテナ部１１の外形寸法及び第２のアンテナ部１２の外形寸法よりも大きい。リヤカバー１３の外形寸法は比較的大きく、アンテナ構造の接地端として良好に機能を果たすことができる。

具体的には、図４及び図５に示されるように、図４は図３のモバイル端末の側面図であり、図５は図３のモバイル端末の概略底面図である。アンテナ延伸部２は第１のアンテナ部１１に接続され、アンテナの動作特性は延伸配線を用いて変更される。アンテナの電気性能を調整する必要がある場合、金属リヤカバー１に修正を行う必要がなく、延伸配線を修正するだけでよい。よって、試運転を大幅に単純化することができ、適用コストを低くすることができる。

具体的には、図４及び図５に示されるように、第１のアンテナ部１１は、スプリングプレート又は弾性エジェクタピンを用いて、アンテナ延伸部２に接続されてよい。当然ながら、アンテナ延伸部２は、コネクタを用いて、或いはダイレクト溶接によって、第１のアンテナ部１１に接続されてもよい。弾性エジェクタピンはPogo-Pinとも呼ばれる（pogo pinは、３つの基本構成要素すなわちピンシャフト、ばね及びピンチューブをリベット留め及びプリプレスすることによって形成されるばねプローブであり、携帯電話等の端末製品に適用される精密コネクタとして用いられてよい）。

具体的には、図４及び図５に示されるように、アンテナの性能を向上させるために、アンテナ給電点１０６は第１のアンテナ部１１に配置され、アンテナ延伸部２の一端は第１のアンテナ部１１に接続される。金属リヤカバー１は、携帯電話のフロントコンポーネントに接続されてよい。携帯電話のフロントコンポーネント４は、スチールフレームや表示画面等を有するフロントハウジングを有してよい。

具体的には、図４〜図６に示されるように、アンテナ延伸部２は、モバイル端末内部の導体に接続されてよい。導体は、モバイル端末の電子部品であってよい。電子部品は、モバイル端末内部の回路基板上の導体、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit、フレキシブルプリント回路）上の配線、金属プレート、ＬＤＳ（Laser Direct structuring、レーザー直接成型技術）要素の導体配線等、適切な部品であってよい。

具体的には、図６及び図７に示されるように、第１のアンテナ部１１は第１のスロット１０１付近に接続点１０７を有する。接続点１０７の位置は限定されず、アンテナの電気性能要件に従って適宜調整されてよい。具体的な応用では、接続点１０７の位置は第２のアンテナ部１２に配置されてもよい。図６及び図７に示されるように、図６の点線は、アンテナ延伸部２が位置する領域を示す。アンテナ延伸部２の一端は接続点１０７に接続される。アンテナ延伸部２は、リヤカバー１３の方向に延伸する第１の延伸部２１と、第１のスロット１０１から離れる方向に第１の延伸部２１の末端から延伸する第２の延伸部２２と、第２の延伸部２２の末端からリヤカバー１３の反対方向に延伸する第３の延伸部２３と、第３の延伸部２３の末端から第１のスロット１０１に接近する方向に延伸する第４の延伸部２４とを有する。第４の延伸部２４は、モバイル端末内部の構成要素に接続されてよい。このように、アンテナ延伸部２は更に、アンテナ構造の動作特性を改善し、アンテナの性能を向上することができる。

当然ながら、アンテナ延伸部２の構造、形状等は、実際の条件に従って設定されてよい。

具体的には、図３及び図１０に示されるように、図１０の点線はアンテナパスを示す。第１のアンテナ部１１及び接続点１０７からアンテナ延伸部２までのパスは、第１のアンテナパスａである。第２のアンテナ部１２とリヤカバー１３との接続部からリヤカバー１３の反対方向及び第１のスロット１０１の方向へのパスは、第２のアンテナパスｂである。延伸配線部２は第３のアンテナパスｃを形成する。第１のパスの基本モードと高次モードは、それぞれ低周波共振と第１の高周波共振を形成し、第２のアンテナパスと第１のアンテナパスとの間には空間結合が存在する。第２のアンテナパスは寄生ユニットに相当し、また、励起されて第２の高周波共振を形成する。図１１は、実施形態に係る新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末のアンテナ構造の反射係数結果の概略図である。アンテナ構造が高周波数で２つの高周波共振を形成することが分かる。したがって、より広い高周波帯域をカバーすることができる。

図１２は、実施形態に係る新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末のアンテナ構造に右手が接触したときの、アンテナ反射係数のテスト図である。図１３は、実施形態に係る新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末のアンテナ構造に左手が接触したときの、アンテナ反射係数のテスト図である。ほとんど変化はなく、周波数オフセットの問題はない。

本発明で提供される新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末により、少なくとも以下の有益な効果がもたらされる。

１．金属リヤカバー１にはスロット形成のみが行われ、個別の部分に分割されず、構造の信頼性が高い。

２．アンテナ延伸部２が設計され、アンテナの動作特性は延伸配線を用いて変更される。アンテナの電気性能を調整する必要がある場合、金属リヤカバー１に修正を行う必要がなく、アンテナ延伸部２の配線を修正するだけでよい。よって、試運転を大幅に単純化することができ、適用コストを低くすることができる。

３．構造的接続により、金属リヤカバー１から別の構成要素にアンテナの配線が延長されるので、アンテナの延伸配線が実現され、更に、コストが低減されアンテナ性能が改善される。

４．リヤカバースロット形成方式により、高周波帯域のアンテナ帯域を効果的に拡張することができる。

５．リヤカバーの間隙の開口端は底端面に向けられる。よって、手で握られる可能性が著しく低減されるので、ユーザーの手がアンテナ性能に及ぼす影響が低減される。

上述の説明は本発明の例示的な実施形態に過ぎず、本発明を限定する意図はない。本発明の原理から逸脱することなくなされる変更、均等置換及び改善は、いずれも本発明の保護範囲に包含されるものとする。

Claims (7)

1. 新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末であって、アンテナ構造を備え、
   前記アンテナ構造は金属リヤカバーを有し、前記金属リヤカバー上に第１のスロットが配置され、前記第１のスロットの一端が前記金属リヤカバーの側面又は端面と通じ、
   前記金属リヤカバー上に更に第２のスロット及び第３のスロットが配置され、前記第２のスロットは前記第１のスロットの一方に位置し、前記第２のスロットの一端は前記第１のスロットと接続し、前記第３のスロットは前記第１のスロットの他方に位置し、前記第３のスロットの一端は前記第１のスロットと接続し、
   前記金属リヤカバーは、前記第２のスロット及び前記第３のスロットの一方に位置するリヤカバーと、前記第２のスロット及び前記第３のスロットの他方に位置するアンテナ部とを有し、前記アンテナ部は、前記第１のスロットの一方に位置する第１のアンテナ部と、前記第１のスロットの他方に位置する第２のアンテナ部とを有し、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部の両方は、一体的に前記リヤカバーに接続され、
   前記アンテナ構造は更に、前記第１のアンテナ部及び／又は前記第２のアンテナ部に配置されるアンテナ給電点を有し、前記アンテナ給電点は、給電線を用いて当該モバイル端末の送受信機に接続され、
   前記第１のアンテナ部にアンテナ延伸部が接続され、
   前記第１のアンテナ部は前記第１のスロット付近に接続点を有し、前記アンテナ延伸部の一端は前記接続点に接続され、前記アンテナ延伸部は、前記リヤカバーの方向に延伸する第１の延伸部と、前記第１のスロットから離れる方向に前記第１の延伸部の末端から延伸する第２の延伸部と、前記第２の延伸部の末端から前記リヤカバーの反対方向に延伸する第３の延伸部と、前記第３の延伸部の末端から前記第１のスロットに接近する方向に延伸する第４の延伸部とを有し、
   前記第１のアンテナ部及び前記接続点から前記アンテナ延伸部までのパスは第１のアンテナパスであり、前記第２のアンテナ部と前記リヤカバーとの接続部から前記リヤカバーの反対方向及び前記第１のスロットの方向へのパスは第２のアンテナパスであり、第１のパスの基本モードと高次モードはそれぞれ低周波共振と第１の高周波共振を形成し、前記第２のアンテナパスと前記第１のアンテナパスとの間には空間結合が存在し、前記第２のアンテナパスは励起されて第２の高周波共振を形成する、
   モバイル端末。
2. 前記第１のアンテナ部は、スプリングプレート又は弾性エジェクタピンを用いて前記アンテナ延伸部に接続される、
   請求項１に記載の新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末。
3. 前記アンテナ給電点は前記第１のアンテナ部に配置され、前記アンテナ延伸部の一端は前記第１のアンテナ部に接続される、
   請求項１に記載の新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末。
4. 前記アンテナ延伸部は、前記モバイル端末内部の導体に接続される、
   請求項３に記載の新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末。
5. 前記第１のスロットの一端は、前記金属リヤカバーの底部と通じる、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末。
6. 前記第１のスロット、前記第２のスロット及び前記第３のスロットはＴ字型スロットを形成する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末。
7. 前記リヤカバーの外形寸法は、前記第１のアンテナ部の外形寸法及び前記第２のアンテナ部の外形寸法よりも大きい、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の新型のアンテナ構造を備えるモバイル端末。

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