(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線デバイスの固有の安全コンプライアンスを達成するための装置であって、
ラジオ・ボードグランドが、グランドパターンの第１の層（２００ｂ、３００ａ）に第１の部分（２０６ｂ、３０２ａ）と、グランドパターンの第２の層（２００ａ、３００ｂ）に第２の部分（２０６ａ、３０２ｂ−３０２ｃ）とを有し、
アンテナグランドが、グランドパターンの第１の層に第１の部分（２１４、３０４ａ）と、グランドパターンの第２の層に第２の部分とを有し、
ラジオ・ボードグランドの第２の部分の少なくとも一部と、アンテナグランドの第１の部分の少なくとも一部とがオーバーラップすることを特徴とする装置。
【請求項２】
ラジオ・ボードグランドの第２の部分（２０６ａ）が、(i)ワイヤレスラジオ・ボード（１０２）とアンテナ（１０４）とを結合するように構成された信号トレース（２０２）を包含するチャネル（２０４）と、(ii)少なくとも１つの突起（２１２）が突設するキャビティ（２０８）とを画定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
無線デバイスの固有の安全コンプライアンスを達成するためのシステムであって、
無線ラジオ・ボード（１０２）と、
アンテナ（１０４）と、
ラジオ・ボードグランド（１０８）およびアンテナグランド（１１０）からなるグランドパターンと、
を有し、
ラジオ・ボードグランドが、グランドパターンの第１の層（２００ｂ）に第１の部分（２０６ｂ）と、グランドパターンの第２の層（２００ａ）に第２の部分（２０６ａ）とを有し、
アンテナグランドが、グランドパターンの第１の層に第１の部分（２１４）と、グランドパターンの第２の層に第２の部分とを有し、
ラジオ・ボードグランドの第２の部分の少なくとも一部と、アンテナグランドの第１の部分の少なくとも一部とがオーバーラップすることを特徴とするシステム。
【請求項４】
無線デバイスの固有の安全コンプライアンスを達成するための方法であって、
グランドパターンにラジオ・ボードグランド（１０８）を形成するステップ（６０２−６０６）と、
グランドパターンにアンテナグランド（１１０）を形成するステップ（６０２−６０６）と、
を有し、
前記ラジオ・ボードグランドを形成するステップが、グランドパターンの第１の層（２００ｂ、３００ａ）に第１の部分（２０６ｂ、３０２ａ）と、グランドパターンの第２の層（２００ａ、３００ｂ）に第２の部分（２０６ａ、３０２ｂ−３０２ｃ）とを形成するステップからなり、
アンテナグランドを形成するステップが、グランドパターンの第１の層に第１の部分（２１４、３０４ａ）と、グランドパターンの第２の層に第２の部分とを形成するステップからなり、
ラジオ・ボードグランドの第２の部分の少なくとも一部と、アンテナグランドの第１の部分の少なくとも一部とがオーバーラップすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願についてのクロス・リファレンス
[0001]  本出願は、2009年6月11日に米国仮特許出願された出願番号第61/186,253号に基づいて米国特許法第119条(e)の下で優先権を主張し、それは本願明細書に引用したものとする。
【０００２】
[0002]  この開示は、一般に無線デバイスに関する。より具体的には、この開示は、固有の安全コンプライアンスを隔離されたオーバーラップグランドおよび関連した装置を使用している無線デバイスにおいて成し遂げる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  工業プロセス制御システムにおいて、無線ネットワークは、工業プロセスを検出し、モニタしているサポートに、広く展開される。これらのネットワークによって、工業プロセスが有線の装置と概して関連する経費を招くことのない無線センサを使用してモニタされることができる。しかし、無線センサは、しばしば特定のアプリケーションで使われるために固有の安全標準によって対応することを必要とする。例えば、無線センサは「ゾーン2」（固有の安全）を満たすことを必要とし、または、「ゾーン0」（非常に危険）レベルは証明を必要とする。
【０００４】
[0004]  しばしば、より良いレンジ性能のための外部アンテナと一緒に、無線センサは、無線周波数（RF）または他のワイヤレス・ラジオ・ボードを含む。本質的に安全な装置に関して、一般の制約は、アンテナのグランドおよびラジオ・ボードのグランドが特定の距離（「ゾーン2」に関してはほぼ0.5mm、および、「ゾーン0」に関してはほぼ3.0mm）だけ、完全に分離されることになっている。残念なことに、この種の装置はアンテナおよびラジオ・ボードの間でマッチングすることを妨げ、グランド不連続のために高いRFまたは他の損失を与える。
【０００５】
[0005]  通常、より低いRF周波数（例えばVHFバンドで作動しているそれら）のために、グランドは、グランド間の高圧結合キャパシタを使用して分離される。しかし、不連続をグランドすることに影響されるより高い周波数（例えば1GHzより大きいそれら）によって、この方法が、一般的に使われることはない。このアプローチはまた、概して、例えばほぼ3dBだけ送信する力を減少することによって、無線センサの伝送パワーおよびレシーバ感度の低減を引き起こす。これは、ワイヤレス・センサおよびそれらの信頼性（それは、しばしば無線センサ・ネットワークのための大きな要求である）の自由空間範囲に影響を及ぼす。無線センサがしばしば電池式装置であった時から、伝送パワーおよびレシーバ感度の減少は、ワイヤレスセンサをしばしば要求し、その結果、作動中により多くのバッテリパワーを消費し、ワイヤレスセンサの作動寿命が減少した。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]  この開示は、固有の安全コンプライアンスを隔離されたオーバーラップグランドおよび関連した装置を使用している無線デバイスにおいて成し遂げる方法を提供する。
[0007]  第一の実施形態では、装置は、ラジオ・ボードグランドおよびアンテナグランドを有するグランドパターンを含む。ラジオ・ボードグランドの少なくとも一部およびアンテナグランドの少なくとも一部は、オーバーラップする。ラジオ・ボードグランドは、グランドパターンの第１の層に第１の部分と、グランドパターンの第２の層の第２の部分とを含み、アンテナグランドは、グランドパターンの第１の層に第１の部分を含む。アンテナグランドは更に、グランドパターンの第２の層に第２の部分を含む。
【０００７】
[0008]  第２の実施態様では、システムは、ワイヤレス・ラジオ・ボード、アンテナ、並びに、ラジオ・ボードグランドおよびアンテナグランドを備えたグランドパターンを含む。ラジオ・ボードグランドの少なくとも一部およびアンテナグランドの少なくとも一部は、オーバーラップする。
【０００８】
[0009]  第３の実施形態では、方法は、グランドパターンにラジオ・ボードグランドを形成するステップと、グランドパターンにアンテナグランドを形成するステップとを含む。ラジオ・ボードグランドの少なくとも一部と、アンテナグランドの少なくとも一部は、オーバーラップする。
【０００９】
[0010]  他の技術的特徴は、以下の図、説明および特許請求の範囲から直ちに当業者にとって明らかであろう。
[0011]  この開示のより完全な理解のための、以下の説明は添付の図面とともに参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0012]  図１は、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの実施形態レイアウトを例示する。
【図２Ａ】[0013]  図２Ａは、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第１の実施形態グランドパターンを例示する。[0013] FIGURES 2A and 2B illustrate a first example ground pattern for a wireless sensor or other wireless device according to this disclosure;
【図２Ｂ】図２Ｂは、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第１の実施形態グランドパターンを例示する。
【図３Ａ】[0014]  図３Ａは、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第２の実施形態グランドパターンを例示する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第２の実施形態グランドパターンを例示する。
【図４】[0015]  図４は、この開示による隔離されたオーバーラップグランドを使用する無線デバイスを支持している例示のプロセス制御システムを例示する。
【図５】[0016]  図５は、この開示によるプロセス制御システムまたは他のシステムの例示の無線ノードを例示する。
【図６】[0017]  図６は、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの隔離されたオーバーラップグランドを提供する実施形態方法を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0018]  図１乃至６、以下の議論、および、本明細書における本発明の原理を記述するのに用いられる種々の実施形態は、単なる例示であり、本願発明の範囲を限定するものではない。当業者は、本発明の原則が最適に配列された装置またはシステムのいかなるタイプにもおいて実装されることができると理解する。
【００１２】
[0019]  図１は、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの実施形態レイアウト100を例示する。図１に示すように、レイアウト100は信号回線106を介してアンテナ104に連結するラジオ・ボード102を含む。ラジオ・ボード102はいかなる適切な回路も表し、または、伝達する他の構造はアンテナ104から信号を送り、および／または、信号を受信する。ラジオ・ボード102は、例えば、無線周波数（RF）送信機、RFレシーバまたは高周波トランシーバを表すことができ得る。アンテナ104は、無線信号（例えばRFアンテナ）を送り、および／または、受信するためのいかなる適切な構造も表す。他のいかなる適切な無線も信号を送ることは、通信するために用いることができることに注意する。信号回線106は、ラジオ・ボード102をアンテナ104に電気的に連結しているいかなる適切な構造も表す。図１に示すように、ラジオ・ボード102およびアンテナ104は、それぞれ、別々のグランド108-110を使用して作動する。
【００１３】
[0020]  この開示によれば、技術は同時に、いかなる関連した固有の安全コンプライアンス標準も満たすと共に、ワイヤレス・ラジオ・ボード102およびアンテナ104の間の接点で、RFまたは他の無線損失を減らすかまたは最小化して提供される。これは、オーバーラップ構造を有するようにグランド108-110を配置することによって達成される。この種のレイアウトは、より良いインピーダンス整合をアンテナ104に継ぎ目のなくインターフェースさせるように同時に提供すると共に、グランド不連続さえ有するRFまたはその他リークを抑制するのを助ける。このアプローチは、改善された伝達パワー損失（例えば1dB未満）、改良されたレシーバ感度、および、より長いバッテリ寿命を提供する。
【００１４】
[0021] いかなる適切な固有の安全コンプライアンス標準も、ここで使われることができた。固有の安全コンプライアンスの「ゾーン2」レベルは、固有の安全コンプライアンスの「ゾーン0」レベルより厳しくない。固有の安全コンプライアンスの「ゾーン2」レベルは概して、アンテナグランド110を必要とし、ラジオ・ボードグランド108は、完全に分離され、２つのグランド108-110の間で必要な最小の距離は、ほぼ0.5mmである。固有の安全コンプライアンスの「ゾーン0」レベルはより厳しく、概して、アンテナグランド110を必要とし、ラジオ・ボードグランド108は完全に分離され、２つのグランド108-110の間で必要な最小限の距離はほぼ3.0mmである。
【００１５】
[0022]  オーバーラップストラクチャを備えた例示のグランドパターン、図2A乃至3Bであり、後述する。これらのグランドパターンは、例示だけのためにある。オーバーラップ構造を使用して、固有の安全標準をサポートする他のグランドパターンがまた、使われることができる。
【００１６】
[0023]  図１がワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスのレイアウト100の1つの実施形態を例示するにもかかわらず、さまざまな変化が図１になされることができる。例えば、ワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスは、いかなる数のラジオ・ボード、信号回線およびアンテナを含むことができる。
【００１７】
[0024]  図2Aおよび2Bは、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第１の実施形態のグランドパターンを例示する。図2Aは、グランドパターンの1つの層200a（例えば上部層）を例示し、一方、図2Bは、グランドパターンの他の層200b（例えば下部層）を例示する。図2Aおよび2Bの共通のコンポーネントが整列配置するように、層200a-200bはスタックされる。
【００１８】
[0025]  図2Aに示すように、層200aは、信号トレース202を含み、信号回線がラジオ・ボードおよびアンテナの間でRFまたは他の信号をもたらしていることを表す。信号トレース202は、ラジオ・ボードグランドの第１部分206aにおいて、円形キャビティ208に形成されるチャネル204において進行する。ラジオ・ボードグランドは、ラジオ・ボード102をグランドするのに使用される構造を表す。キャビティ208は、コンデンサ211を介して任意に信号回線202に連結するアンテナ・コネクタ210を含む。キャビティ208もまた、アンテナグランド214から突起212を含み、アンテナ104をグランドするのに使用される構造を表し、図2Bに示される。ラジオ・ボードグランド206aは、一方の層200aのラジオ・ボードグランドの部分206aを、別の層200bのラジオ・ボードグランドの他の部分206bに電気的に結合するように、伝導材料で満たされ、又は、平らにされた種々のバイア216を含む。
【００１９】
[0026]  図2Bに示すように、アンテナグランド214は、他の層200aのキャビティ208を介して突設する突起212を含む。グランドパターンの層200a-200bを積み重ねることによって、層200aのラジオ・ボードグランド206aは、グランドパターンの他の層200bのアンテナグランド214の外および上に広がる。その結果、ラジオ・ボードおよびアンテナグランドは、2つの層200a-200bにおいて実際にオーバーラップする。
【００２０】
[0027]  他の層200bのアンテナグランドの上の１つの層200aにおいてラジオ・ボードグランドを結合するためのこの技術は、RFまたは他のリークを減らし、または、最小化することができ、高周波数においてさえ0.5dB未満の損失を低減することができる。また、図2Aおよび2Bに示されるレイアウトは、より低い挿入損失で15dBより大きいマッチングパフォーマンスを提供することができる。これは、ワイヤレス・バンドの範囲内で形をなしていて、無線パフォーマンスに影響を及ぼしている共鳴を減らすかまたは避けるのを助ける。加えて、アンテナグランド214の突起212およびラジオ・ボードグランドの部分206aは、最小限の距離（例えば0.5mm）を有するギャップ218によって分離されることができる。同じ最小限のギャップサイズがまた、層200bのグランド部分の分離のために使われることができる。その結果、固有の安全コンプライアンスの「ゾーン2」レベルは、図2Aおよび2Bに示されるオーバーラップ構造を使用して得られることができる。
【００２１】
[0028]  RF信号の使用は、例示だけのためにあることに注意すべきである。また、各々のグランド（ラジオ・ボードおよびアンテナ）がいかなる適切な材料（例えば一つ以上の金属または他の導電材料）からも形成されることができる点に注意する。更に、各々の層200a-200bの各々のグランドの形状およびサイズが例示のためにあることに注意する。加えて、ラジオ・ボードグランド206a-206bのバイア216の数、および、アンテナグランド214の突起212の数が、例示だけのためにあることに注意する。
【００２２】
[0029]  図2Aおよび2Bが、ワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第1の実施形態グランドパターンを例示するにもかかわらず、さまざまな変化が図2Aおよび2Bになされることができる。例えば、最小限の若干の間隔でラジオ・ボードとアンテナグランドとのオーバーラップを有する他のグランドパターンがまた、使われることができる。
【００２３】
[0030]  図3Aおよび3Bは、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第２の実施形態グランドパターンを例示する。図3Aは、グランドパターンの1つの層300a（例えば下部層）を例示し、図3Bは、グランドパターンの他の層300b（例えば上部層）を例示する。図3Aおよび3Bの共通のコンポーネントが整列配置するように、層300a-300bはスタックされる。
【００２４】
[0031]  図3Aに示すように、層300aはラジオ・ボードグランドの第１部分302aおよびアンテナグランドの第１部分304aを含む。これらの部分302aおよび304bは、一般に矩形形状のグランド平面である。グランド平面は、ギャップ306によって切り離される。
【００２５】
[0032]  図3Bに示すように、層300bは、さまざまなストリップ302b-302cおよび304b-304cを含み、各々のストリップは、他の層300aの両方のグランド平面302aおよび304aの上にわたって配置される。各々のストリップ302b-302cは、バイア308を使用して他の層300aのグランド平面302aに連結され、各々のストリップ304b-304cは、バイア310を使用して他の層300aのグランド平面304aに連結される。バイア308-310は、グランドパターンの層300a-300bを電気的に連結するために伝導材料で平坦化され、または、満たされることができる。
【００２６】
[0033]  この例では、2つの外側のストリップ304b-304cは、アンテナグランド平面304aに連結され、一方、2つの内側ストリップ302b-302cは、ラジオ・ボードグランド平面302aに連結される。信号トレース312は2つの内側ストリップ302b-302cの間に位置し、信号トレース312はアンテナ・コネクタ314に連結する。
【００２７】
[0034]  もう一度、ラジオ・ボードおよびアンテナグランドは、図3Aおよび3Bに示されるグランドパターンの2つの層300a-300bにおいて、実際にオーバーラップする。このレイアウトは、層300aのいかなるグランドの不連続からも、RFまたは他の無線信号リークを抑制することができる。図3Aおよび3Bで示すグランド平面の不連続がある場合であっても、RFまたは他の信号を向ける際のこのオーバーラップ構造援助は信号回線312全体に流れる。この種のレイアウトは、12dBを超えるマッチングパフォーマンスを提供することができ、挿入損失をより高い周波数のためさえ1dB未満の損失に低減することができる。これは、ワイヤレス・バンドの範囲内に形成され、無線パフォーマンスに影響を及ぼす共鳴を減らすかまたは避けるのを助ける。グランドの分離がより大きい場合であっても、この種のレイアウトは更により良いマッチングパフォーマンスおよび挿入損失を提供することができる。加えて、グランド302aおよび304aは、最小限の距離（例えばほぼ3.0mm）にだけ分離されることができる。その結果、固有の安全コンプライアンスの「ゾーン0」レベルは、図3Aおよび3Bに示されるオーバーラップ構造を使用して得られることができる。
【００２８】
[0035]  図3Aおよび3BのRF信号の使用が例示だけのためにある点に注意する。また、各々のグランド（ラジオ・ボードおよびアンテナ）がいかなる適切な材料（例えば一つ以上の金属または他の導電材料）からも形成されることができる点に注意する。各々の層300a-300bの各々のグランドの形状およびサイズは例示のためだけであることに更に注意する。加えて、ラジオ・ボードおよびアンテナグランドのバイアの数が例示だけのためである点に注意する。
【００２９】
[0036]  図3Aおよび3Bが、ワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの第２の実施形態グランドパターンを例示するにもかかわらず、さまざまな変化は図3Aおよび3Bになされることができる。例えば、最小限の間隔でラジオ・ボードとアンテナグランドとをオーバーラップする他のグランドパターンがまた、使われることができる。
【００３０】
[0037]  図2Aないし3Bに示すように、これらのタイプのグランディングレイアウトは、損失を下げ、無線センサまたは他の無線デバイスの送信力を増加せずになし遂げられる。同時に、これらのグランディングレイアウトは、関連した固有の安全コンプライアンス標準を満たすことができる。これらのグランドパターンが特定の固有の安全コンプライアンス標準に関して記載されると共に、同じまたは類似のグランドパターンが他のコンプライアンス標準によって使われることができる。
【００３１】
[0038]  図４は、この開示による隔離されたオーバーラップグランドを使用する無線デバイスを支持している例示のプロセス制御システム400を例示する。この例示の実施形態では、プロセス制御システム400は、一つ以上のプロセスエレメント402を含む。プロセスエレメント402は、多種多様な機能のいずれかを実行するプロセスシステムにおけるコンポーネントを代表する。例えば、プロセスエレメント402は、センサ、アクチュエータまたは他の追加的な産業器材も処理環境において代表することができた。各々のプロセスエレメント402は、プロセスシステムの一つ以上の機能を実行するためのいかなる適切な構造も含む。また、プロセスシステムは、いくつかの方法の一つ以上の材料を加工するように構成されて、いかなるシステムもまたはそれの部分を表すことができる。
【００３２】
[0039]  コントローラ404は、プロセスエレメント402に連結する。コントローラ404は、プロセスエレメント402の一つ以上の動作を制御する。例えば、コントローラ404は、プロセスシステム（例えばいくつかのプロセスエレメント402からのセンサ測定値）と関連する情報を受信することができる。コントローラ404は、プロセスエレメント402の他に、制御信号を提供するためにこの情報を使用することができ、それによってそれらのプロセスエレメント402の動作を調整した。コントローラ404は、一つ以上のプロセスエレメント402を制御するためにそれらのいかなるハードウェアも、ソフトウェア、ファームウェアまたは組合せを含む。コントローラ404は、例えば、コンピュータがMICROSOFT WINDOWSオペレーティングシステムを実行していることを表すことができる。
【００３３】
[0040]  ネットワーク406は、システム400のさまざまなコンポーネント間の通信を容易にする。例えば、ネットワーク406は、パケット、フレーム・リレー・フレーム、非同期転送モード（ATM）セルまたはネットワーク間の他の適切な情報が対象にするインターネット・プロトコル（IP）を伝達することができる。ネットワーク406は、一つ以上のローカル・エリア・ネットワーク、メトロポリタン・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク（WAN）、全部または大域的ネットワークまたは他のいかなる通信システムの部分をも含むことができる。
【００３４】
[0041]  図４では、プロセス制御システム400はまた、無線センサまたは他の装置と通信するための一つ以上の無線ネットワークを含む。この例では、無線ネットワークは、インフラストラクチャノード（「iノード」）408a-408e、リーフノード410a-410eおよびゲートウェイインフラストラクチャノード412を含む。
【００３５】
[0042]  インフラストラクチャノード408a-408eおよびリーフノード410a-410eは、互いに無線通信に係わる。例えば、インフラストラクチャノード408a-408eは、（ゲートウェイインフラストラクチャノード412を介して）ネットワーク406を通じて送信されるデータを受信することができ、ワイヤレスでリーフノード410a-410eにデータを伝えることができる。同様に、リーフノード410a-410eは、（ゲートウェイインフラストラクチャノード412を介して）ネットワーク406に、ワイヤレスでフォワーディングのためのインフラストラクチャノード408a-408eに、データを伝えることができる。加えて、インフラストラクチャノード408a-408eは、ワイヤレスでデータを互いに交換することができる。
【００３６】
[0043]  この例では、ノード408a-408eおよび410a-410eは、インフラストラクチャノードおよびリーフノードに分けられる。インフラストラクチャノード408a-408eは、概して他の装置のためのメッセージを格納することができ、進めることができるルーティング装置を表す。インフラストラクチャノード408a-408eは概して、ライン駆動デバイスであり、これらのノードが外部ソースから動作パワーを受け取ることを意味する。それらがそれらの内部電力供給の作動寿命を増やすために電力消費を最小化する必要がないので、インフラストラクチャノード408a-408eは概してそれらの動作において制限されない。他方、リーフノード410a-410eは、一般的には、（それらがそうすることができたにもかかわらず）他の装置に関するメッセージを蓄積転送しない非ルーティングデバイスである。リーフノード410a-410eは、概して装置がローカル電力供給（例えば内部電池または他の内部電力供給から作動力を受け取るノード）によって動かされることを表す。リーフノード410a-410eは、それらの電力供給の作動寿命を維持するのを助けるためにしばしばそれらの動作においてより制限される。
【００３７】
[0044]  ノード408a-408eおよび410a-410eは、無線通信（例えばRF周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）またはダイレクトシーケンススペクトラム拡散（DSSS）トランシーバ）を容易にするいかなる適切な構造も含む。ノードの408a-408eおよび410a-410eはまた、他の機能（例えば無線ネットワークを通じて伝達されるデータを生成するかまたは使用するための機能）を含むことができる。例えば、リーフノード410a-410eは、産業設備の範囲内でさまざまな特徴を測定するのに用いられる無線センサを表すことができる。センサは、無線ネットワークを介してコントローラ404に集めることができて、センサ表示を伝えることができる。リーフノード410a-410eはまた、コントローラ404から制御信号を受け取り、産業設備の動作を調整するアクチュエータを表すことができる。このような方法で、リーフノードは、コントローラ404に物理的に接続しているプロセスエレメント402として含むことができ、または、類似した方法を作動することができる。リーフノード410a-410eは更に、ハンドヘルドサイズのユーザデバイス（例えばHONEYWELL INTERNATIONAL INC.からのINTELATRACデバイス）、移動局、プログラム可能な論理コントローラまたは他の追加的な装置も表すことができる。インフラストラクチャノード408a-408eはまた、リーフノード410a-410eまたはコントローラ404の機能性のいずれかを含むことができる。
【００３８】
[0045]  ゲートウェイインフラストラクチャノード412は、一つ以上のインフラストラクチャノード、そして、おそらく一つ以上のリーフノードにデータを送信し、それらからデータを受信するようにワイヤレスで通信する。この方法では、インフラストラクチャノード408a-408e、412は、指定された領域（例えば大きいコンビナート）のリーフノードに無線範囲を提供することができる無線ネットワークおよび他の装置を形成する。ゲートウェイインフラストラクチャノード412はまた、ノードの408a-408eおよび410a-410eによってネットワーク406によって使われるプロトコルおよび使用するプロトコル間のデータを転換することができる。例えば、ゲートウェイインフラストラクチャノード412は、ネットワーク406を通じて送信されるEthernetフォーマットデータを、ノード408a-408eおよび410a-410eによって使用する無線プロトコル・フォーマット（例えばIEEE 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.15.3、802.15.4または802.16のフォーマット）に変換することができる。ゲートウェイインフラストラクチャノード412はまた、ネットワーク406の上の伝達のためのイーサネット-フォーマットされたデータに、ノードの408a-408eおよび410a-410eの一つ以上から受け取られるデータを変換することができる。加えて、ゲートウェイインフラストラクチャノード412は、さまざまな機能（例えばネットワーク作成およびセキュリティ）をサポートすることができ、無線ネットワークを作成して、維持するために用いられる。ゲートウェイインフラストラクチャノード412は、コンポーネント間の通信を容易にするためのいかなる適切な構造、または、異なるプロトコルを使用しているネットワークを含む。
【００３９】
[0046]  無線構成およびプロセス制御に関するOLE（OLE for Process Control、OPC）サーバ414が、プロセス制御システム400のさまざまな態様を構成し、制御することができる。例えば、サーバ414は、ノード408a-408e、410a-410eおよび412のオペレーションを構成することができる。サーバ414はまた、プロセス制御システム400のセキュリティをサポートすることができ、例えば分配暗号鍵または他のセキュリティによって進行中のさまざまなコンポーネントに対するデータは、（ノードの408a-408e、410a-410eおよび412のような）システム400を制御する。サーバ414は、無線ネットワークを構成し、セキュリティ情報を提供するためにいかなるハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組合せを含む。
【００４０】
[0047]  特定の具体例では、図４の無線ネットワークのさまざまなノードは、2.4GHzまたは5.8GHzで通信しているメッシュ・ネットワークを形成する。また、特定の実施形態では、データは、インフラストラクチャノードまたはリーフノードを介して無線メッシュ・ネットワークに噴射されることができ、かくして、用途が広く、多機能、設備範囲の無線検知、アセットロケーショントラッキング、パーソナルトラッキング、無線通信、および、所望のあらゆる他の追加的な機能を提供する。
【００４１】
[0048]  オペレーションの一態様では、インフラストラクチャノード408a-408e、412および／またはリーフノード410a-410eは、上記のように、図と共に説明したグランドパターンの一つ以上を使用することができる。これにより、システム400のワイヤレス・ノードが、より低い伝送パワーを使用して通信することができ、および／または、より良いレシーバ感度を有することができる。これにより、また、ワイヤレス・ノードは、システム400と関連するいかなる固有の安全コンプライアンス標準も満たすことができる。
【００４２】
[0049]  図4がプロセス制御システム400の１つの実施形態を例示するにもかかわらず、さまざまな変化が図4になされることができる。例えば、プロセス制御システム400は、いかなる数のプロセスエレメント、コントローラ、ネットワーク（有線であるかワイヤレスの）、インフラストラクチャノード（ゲートウェイか何か）、リーフノードおよびサーバを含むことができる。また、図４に示される機能的な分割は、例示だけのためにある。図４のさまざまなコンポーネントは結合されることができ、再分割されることができ、または、省略されることができ、追加的なコンポーネントは、特定のニーズによって加えられることができる。加えて、図４は、上記のように、図と共に説明したグランドパターンがあることがありえるオペレーション環境の実施形態を例示する。上記のように、図と共に説明したグランドパターンが、いかなる適切な装置もまたはシステムによって使われることができる。
【００４３】
[0050]  図５は、この開示によればプロセス制御システムまたは他のシステムの実施形態無線ノード500を例示する。ワイヤレス・ノード500は、例えば、リーフノード、インフラストラクチャノードまたはゲートウェイインフラストラクチャノードを図4または他のシステムのシステム400において代表することができる。
【００４４】
[0051]  図5に示すように、ノード500は装置コントローラ502を含む。コントローラ502は、ノード500の全作動を制御する。例えば、コントローラ502は、外部的に送信されるデータを受信することができ、または、生成することができ、コントローラ502は有線または無線ネットワーク上の伝達のためのノード500の一つ以上の他のコンポーネントに、データを提供することができる。コントローラ502はまた、有線または無線ネットワーク上のデータを受信することができ、データを使用またはパスすることができる。
【００４５】
[0052]  特定の実施形態として、センサリーフノードのコントローラ502は、センサ・データを伝達に提供することができ、アクチュエータリーフノードのコントローラ502は、制御信号（リーフノードが結合されたセンサアクチュエータ装置を表すことができた点に注意する）を受信することができ、実行することができる。別の例として、インフラストラクチャノードのコントローラ502は、ワイヤレスで送信されるデータを受信することができ、（いずれである場合でも）データのための次のホップを決定することができ、（いずれである場合でも）次のホップに、データの伝達を提供することができる。第３の実施形態では、ゲートウェイインフラストラクチャノードのコントローラ502は、有線のネットワークからデータを受け取ることができ、データを無線伝達に提供することができる（またはその逆も同じ）。コントローラ502は、ノード500の動作を支えるために他の追加的な機能も実行することができる。
【００４６】
[0053]  コントローラ502は、ノード500の動作を制御するために、いかなる適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組合せを含む。特定の実施形態では、コントローラ502は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（FPGA）または他の処理であるか制御装置を表すことができる。
【００４７】
[0054]  メモリ504は、コントローラ502に連結される。メモリ504は、使用する多種多様な情報のいずれかを保存し、集められ、または、ノード500によって生成される。例えば、メモリ504は、同じまたは異なるネットワークを通じて送信されることになっている1つのネットワークを通じて受け取られる情報を格納することができる。メモリ504は、いかなる適切な不安定および／または不揮発性メモリ、および、検索装置を含む。
【００４８】
[0055]  ノード500はまた、一つ以上のアンテナ508に連結する一つ以上のワイヤレストランシーバ506を含む。トランシーバ506およびアンテナ508が、ワイヤレスで他の装置と通信するためにノード500によって使われることができる。例えば、リーフノードで、トランシーバ506およびアンテナ508は、インフラストラクチャノードと通信するために用いることができる。インフラストラクチャノードまたはゲートウェイインフラストラクチャノードにおいて、トランシーバ506およびアンテナ508が、リーフノード、他のインフラストラクチャノードまたはゲートウェイインフラストラクチャノードと通信するために用いられ、WiFi、または、（無線コントローラまたはハンドヘルドユーザデバイスような）他の装置であってよい。各々のトランシーバ506はそれ自身のアンテナ508に連結することができ、または、多数のトランシーバ506は、共通のアンテナ508を共有することができる。各々のトランシーバ506は、ワイヤレスで送られる信号を生成し、および／または、ワイヤレスで受け取られる信号を受信するためのいかなる適切な構造も含む。ある実施形態では、各々のトランシーバ506は、高周波トランシーバを表すけれども、各々のトランシーバは送信機および別々のレシーバを含むことができる。また、各々のアンテナ508は、（他のいかなる適切な無線信号も通信するために用いることができたにもかかわらず）RFアンテナを表すことができる。更に、上記のように、図と共に説明したグランドパターンの一つ以上が、トランシーバ506およびアンテナ508によって使われることができる。
【００４９】
[0056]  一つ以上の追加的なコンポーネント510が、実装に依存してノード500において使われることができる。例えば、追加的なコンポーネント510は、センサリーフノードのセンサ測定をすることができ、または、アクチュエータリーフノードの産業器材を調整することができる。追加的なコンポーネント510はまた、携帯電話またはパーソナルデジタル・アシスタント（PDA）機能を他の移動無線デバイスにおいて代表することができる。他のいかなる追加的なコンポーネント510もまた、特定の実装に依存して使われることができる。
【００５０】
[0057]  ノード500がゲートウェイインフラストラクチャノードを表す場合、ノード500は一つ以上の有線のネットワークインターフェース512を更に含むことができる。有線のネットワークインターフェース512によって、ノード500が一つ以上の有線のネットワーク（例えばネットワーク406）を通じて通信することができる。各々の有線のネットワークインターフェース512は、有線のネットワーク（例えばイーサネット・インタフェース）の上の信号を送り、および／または、受信するためのいかなる適切な構造も含む。
【００５１】
[0058]  図５がプロセス制御システムまたは他のシステムのワイヤレス・ノード500の1つの実施形態を例示するにもかかわらず、さまざまな変化が図５になされることができる。例えば、図５のさまざまなコンポーネントは結合されることができ、再分割されることができ、または、省略されることができ、追加的なコンポーネントは、特定のニーズによって加えられることができる。また、一般に、（「無線ノード」が、同様に、送信および／または有線の接続の上のデータを受信する能力を有する場合であっても）「無線ノード」はワイヤレスでデータを送信することができ、および／または、受信することができるいかなる装置も表すことができる。
【００５２】
[0059]  図６は、この開示によるワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの隔離されたオーバーラップグランドを提供する実施形態方法600を例示する。第１および第２のグランドの第１の部分は、ステップ602でグランドパターンの第１層において形成される。例えば、これは、ラジオ・ボードグランドの第１部分およびアンテナグランドの第１部分を形成することを含むことができる。
【００５３】
[0060]  第1のグランドの第２部分および第２のグランドの第２部分は、ステップ604でグランドパターンの第２層において形成される。例えば、これはラジオ・ボードグランドの第２部分およびアンテナグランドの第２部分を形成することを含むことができる。グランドは少なくとも部分的に重なり、少なくとも、1つの平らな重複のアンテナグランドの一部が実質的に平行平面のラジオ・ボードグランドの中で、少なくとも分かれることを意味する。
【００５４】
[0061]  異なる層のグランドのうちの少なくとも1つの部分は、ステップ606で電気的に連結される。例えば、これは電気的に異なる層のラジオ・ボードグランドの部分を連結する伝導のバイアを形成することを含むことができる。これはまた、電気的に異なる層のアンテナグランドの部分を連結する伝導のバイアを形成することを含むことができる。第１のグランドは、ステップ608でラジオ・ボードに連結し、第２のグランドはステップ610でアンテナに連結する。
【００５５】
[0062]  図６がワイヤレス・センサまたは他の無線デバイスの隔離されたオーバーラップグランドを提供する方法600の1つの実施形態を例示するにもかかわらず、さまざまな変化が図６になされることができる。例えば、一連のステップとして示されると共に、図6におけるさまざまなステップは重なることができ、平行に起こることができ、または、異なる命令で起こることができる。
【００５６】
[0063] この特許文献の全体にわたって使用する特定の語句の定義を記載することは、有利であってもよい。それらの要素が互いとの物理的な接触があるまたはないにせよ、用語「接続」およびその派生は２つ以上の要素間のいかなる直接であるか間接的な通信に関連する。用語「送信」、「受信」、「通信する」、同様の導出されたものは、直接および間接的な通信を含む。用語「含む」、「〜なる」ならびにそれらの派生語は、限定しないことを意味する。用語「または」は、および／または、を意味することを含む。用語「関連した」並びにその派生語は、接続する、包含する、関係するなどを意味する。
【００５７】
[0064]  この開示が特定の実施形態を記載して、一般に方法と関連すると共に、これらの実施形態および方法の変更および順列は当業者にとって明らかである。したがって、例示の実施形態の上記の説明は、この開示を定めずまたは拘束しない。以下の請求項に記載の、他の修正、置換および変更はまた、この開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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