(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がそれぞれの切頭縁部を有し、互いに平行であり、多層基板によって隔てられた第１及び第２の接地面と、
前記第１の接地面と前記第２の接地面との間に配置されたストリップ線路と、
前記ストリップ線路に結合され、前記第１及び第２の接地面にそれぞれの前記切頭縁部付近で結合され、さらにブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合された対称型移行構造体と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ＢＣＬは、異なる面上にある第１及び第２の金属ラインを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記対称型移行構造体は、
ビアの周りで対称的であり、金属で充填又はめっきされ、前記第１及び第２の接地面にそれぞれの切頭縁部付近で結合され、さらに前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインに結合された金属ラインを含み、前記ビアは、前記ストリップ線路を前記ＢＣＬの前記第１の金属ラインに結合させることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記対称型移行構造体は、
前記第１及び第２の接地面にそれぞれの前記切頭縁部付近で結合され、さらに前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインに結合された別の金属ラインであって、前記ビア及び前記金属ラインの周りで対称的な別の金属ラインを含むことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインは、前記金属ラインの対称部の中央付近で前記対称型移行構造体の前記金属ラインに結合されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記対称型移行構造体の前記金属ラインは、前記第１及び第２の接地面を電気的に短絡させる、金属で充填又はめっきされたビアを用いて、前記第１及び第２の接地面に結合されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記ストリップ線路は、前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインの面と同じ面である面の上にあることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記ストリップ線路に結合された第１の整合デバイスと、
前記ＢＣＬを介して前記対称型移行構造体に結合された第２の整合デバイスと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の整合デバイスは無線周波数集積回路を含むことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の整合構造体は、非平面ダイポール・アンテナを含むことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記非平面ダイポール・アンテナは、
前記ＢＣＬの前記第１の金属ラインに結合され、前記第１の金属ラインに直交する第１のダイポール・アームと、
前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインに結合され、前記第２の金属ラインに直交する第２のダイポール・アームと、
を含むエンドファイア・アンテナであることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）と、
前記ＲＦＩＣに結合され、互いに平行である第１の接地面と第２の接地面との間に配置されている複数のストリップ線路であって、第１の接地面と第２の接地面の各々がそれぞれの切頭縁部を有する、複数のストリップ線路と、
各々が前記複数のストリップ線路からの対応するストリップ線路に結合され、前記第１及び第２の接地面にそれぞれの切頭縁部付近で結合され、さらに複数のブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合された、複数の対称型移行構造体と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記複数のＢＣＬの各々のＢＣＬは、異なる面上にある第１及び第２の金属ラインを備えることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の対称型移行構造体の各々は、
ビアの周りで対称的であり、金属で充填又はめっきされ、前記第１及び第２の接地面にそれぞれの切頭縁部付近で結合され、さらに前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインに結合された金属ラインを含み、前記ビアは、前記複数のストリップ線路からの前記対応するストリップ線路を前記ＢＣＬの前記第１の金属ラインに結合させることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１及び第２の金属ラインは異なる面上にあり、前記第２の金属ラインは前記ストリップ線路と同じ面上にあることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインは、前記金属ラインの前記対称部の中央付近で前記複数の対称型移行構造体のうちの対応する対称型移行構造体の前記金属ラインに結合されることを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記対応する対称型移行構造体の前記金属ラインは、前記第１及び第２の接地面を電気的に短絡させる、金属で充填又はめっきされたビアを用いて、前記第１及び第２の接地面に結合されることを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記複数のストリップ線路は、前記第２の金属ラインの面と同じ面である面上にあることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
各々が対応するＢＣＬを介して対応する対称型移行構造体に結合された複数の第２の整合デバイスをさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記複数の第２の整合構造体は、非平面ダイポール・アンテナを含むことを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記非平面ダイポール・アンテナは、
前記ＢＣＬの前記第１の金属ラインに結合され、前記第１の金属ラインに直交する第１のダイポール・アームと、
前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインに結合され、前記第２の金属ラインに直交する第２のダイポール・アームと、
を含むエンドファイア・アンテナであることを特徴とする、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
各々がそれぞれの切頭縁部を有し、互いに平行であり、かつ、多層基板によって隔てられた第１及び第２の接地面を形成するステップと、
前記第１の接地面と前記第２の接地面との間にストリップ線路を形成するステップと、
対称型移行構造体を前記ストリップ線路に結合し、前記第１及び第２の接地面にそれぞれの切頭縁部付近で結合し、さらに前記対称型移行構造体をブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記ＢＣＬは、異なる面上にある第１及び第２の金属ラインを含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記対称型移行構造体を前記ストリップ線路に結合するステップは、
前記ストリップ線路を前記ＢＣＬの前記第１の金属ラインに結合するよう、ビアを形成するステップと、
前記ビアの周りに対称的金属ラインを形成するステップと、
前記対称的金属ラインを、前記第１及び第２の接地面にそれぞれの切頭縁部付近で結合するステップと、
前記対称的金属ラインの前記対称部の中央付近で前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインを結合するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記対称的金属ラインを前記第１及び第２の接地面にそれぞれの切頭縁部付近で結合するステップは、金属で充填又はめっきされたビアによって、前記第１及び第２の接地面をそれぞれの切頭縁部付近で短絡させるステップを含むことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の接地面と前記第２の接地面との間に前記ストリップ線路を形成するステップは、前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインの前記面と同じ面である面上に前記ストリップ線路を形成するステップを含むことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
第１の整合デバイスを前記ストリップ線路に結合するステップと、
前記ＢＣＬを介して、第２の整合デバイスを前記対称型移行構造体に結合するステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の整合デバイスは、第１及び第２のダイポール・アームを有する非平面ダイポール・アンテナを含み、前記方法は、
第１の金属ラインに直交する前記第１のダイポール・アームを、前記ＢＣＬの前記第１の金属ラインに結合するステップと、
前記第２の金属ラインに直交する前記第２のダイポール・アームを、前記ＢＣＬの前記第２の金属ラインに結合するステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、無線周波数（ＲＦ）用途の分野に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、ＲＦ用途のためのコンパクトな対称型移行構造体（ｓｙｍｍｅｔｏｒｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）のための装置、システム、及び方法に関する。
本特許出願は、２０１０年５月２４日出願の「ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＥＮＤ−ＦＩＲＥ  ＲＦ  ＡＮＴＥＮＮＡ  ＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥ  ＷＩＴＨ  ＲＦＩＣ  ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ」と題する対応する米国特許仮出願第６１／３４７，７７６号の優先権を主張し、これを引用により組み入れる。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波周波数において典型的であるように、１つ又はそれ以上の接地面及びシングルエンド信号分配を有する多層基板においては、無線周波数集積回路（ＦＥＩＣ）との容易な一体化のためにパッチ・アンテナが用いられる。パッチ・アンテナは、放射の点では効率的であり、シングルエンド給電部しか必要としないが、主として基板に垂直な面内に放射する。この放射方向は、放射が基板に平行な方向のみに出てくる典型的な民生電子機器製品のシャーシ上への基板の取り付けを困難にする。この問題を克服するために、主としてアンテナの縁部に向かって放射することができるエンドファイア・アンテナが使用される。エンドファイア放射を伴うエンドファイア・アンテナの最も一般的なタイプは、平面ダイポール・アンテナである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の平面ダイポール・アンテナへの平衡給電の必要性、及び、従来の平面ダイポール・アンテナ付近の接地面の除去により、アンテナの全体サイズが、かなり大きくなるので、従来の平面ダイポール・アンテナの多層基板内への統合は、困難である。さらに、大きなサイズの従来の平面ダイポール・アンテナが、共通の基板上の同じパッケージ内に駆動ＲＦＩＣと共にアレイ・トポロジーでパックされる場合、その大きなサイズのために、サイズが小さくなりつつある民生電子機器内に統合することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
シングルエンドＲＦ信号が２つの平行な接地面の間に配置された信号面上に分配される非平面アンテナの組み込みを可能にし、大量生産のためのコンパクトな設計をもたらす、無線周波数（ＲＦ）用途のためのコンパクトな対称型移行構造体のための装置、システム、及び方法が、本明細書で説明される。
【０００５】
本発明の一実施形態によると、それぞれの切頭縁部を有し、互いに平行であり、かつ、多層基板によって隔てられた第１及び第２の接地面と、第１の接地面と第２の接地面との間のストリップ線路と、ストリップ線路に結合され、それぞれの切頭縁部付近で第１及び第２の接地面に結合され、さらにブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合された移行構造体とを含む装置が、本明細書で説明される。一実施形態において、対称型移行構造体は、ストリップ線路をＢＣＬの第１の金属ラインに結合するためのビアと、ビアの周りで対称的であり、それぞれの切頭縁部付近で第１及び第２の接地面に結合され、さらにＢＣＬの第２の金属ラインに結合された、金属ラインとを含む。
【０００６】
無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）と、互いに平行である第１の接地面と第２の接地面との間に配置され、各々がそれぞれの切頭縁部を有する、複数のストリップ線路と、各々が複数のストリップ線路からの対応するストリップ線路に結合され、それぞれの切頭縁部付近で第１及び第２の接地面に結合され、さらに複数のブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合された複数の対称型移行構造体とを含むシステムが、本明細書で説明される。
【０００７】
コンパクトな対称型移行構造体を有するＲＦ応用システムを形成する方法が、本明細書で説明され、この方法は、各々がそれぞれの切頭縁部を有し、互いに平行であり、かつ、多層基板によって隔てられた第１及び第２の接地面を形成するステップと、第１の接地面と第２の接地面との間にストリップ線路を形成するステップと、対称型移行構造体をストリップ線路に結合し、それぞれの切頭縁部付近で第１及び第２の接地面に結合し、さらに対称型移行構造体をブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合するステップとを含む。
【０００８】
本発明の実施形態は、以下に与えられる詳細な説明及び本発明の種々の実施形態の添付図面からより完全に理解されるであろうが、これらは、本発明を特定の実施形態に限定するものと理解されるべきではなく、説明及び理解のためだけのものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による、コンパクトな対称型移行構造体を有する集積整合デバイスを有する高レベル無線周波数（ＲＦ）デバイスを示す。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、ストリップ線路をブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合する対称型移行構造体の上面図を示す。
【図２Ｂ】本発明の別の実施形態による、ストリップ線路をＢＣＬに結合する対称型移行構造体の上面図を示す。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、ストリップ線路を非平面アンテナと結合する対称型移行構造体の上面図を示す。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）と適合する、対称型移行構造体に結合された図３Ａの非平面ダイポール・エンドファイア・アンテナが統合された基板の上面図を示す。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による、図３Ｂの側面図を示す。
【図３Ｄ】本発明の別の実施形態による、ストリップ線路を非平面ダイポール・アンテナに結合する対称型移行構造体の上面図を示す。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による、図１−図３の装置を形成する方法４００を示す。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による、多層基板のための対称型移行構造体を形成するため、及び非平面エンドファイア・アンテナを形成するための方法のフローチャートを示す。
【図５】本発明の一実施形態による、対称型移行構造体を有する通信システムのブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による、図５の送信機デバイス及び受信機デバイスを含んだ適応ビーム形成多重アンテナ無線システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、シングルエンドＲＦ信号が２つの接地面の間にある信号面上に分配される非平面アンテナの統合を可能にし、大量生産のためのコンパクトな設計をもたらす、無線周波数（ＲＦ）用途のためのコンパクトな対称型移行構造体のための装置、システム、及び方法を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による、コンパクトな対称型移行構造体を有する集積整合デバイスを有する高レベルの無線周波数（ＲＦ）デバイス１００を示す。一実施形態において、ＲＦデバイス１００は、伝送フィード１０４を介して第２の整合デバイス１０７に結合された第１の整合デバイス１０３と、対称型移行構造体１０５と、一対のブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）１０６とを含む。一実施形態において、伝送フィード１０４は、それぞれの切頭縁部１０８を有する２つの平行な接地面（上部の接地面１０２だけが図示される）の間に配置される。
【００１２】
一実施形態において、伝送フィード１０４は、第１の整合デバイス１０３との間でミリ波信号を伝えるように構成されたストリップ線路である。一実施形態において、第１の整合デバイス１０３は、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）を含む。別の実施形態において、第１の整合デバイス１０３は、伝送フィード１０４が受け取った信号を探査するための探査パッドである。一実施形態において、第１の整合デバイス１０３のインピーダンスは、伝送フィード１０４のインピーダンスに整合される。
【００１３】
一実施形態において、伝送フィード１０４は、伝送フィード１０４の一方の端部上で第１の整合デバイス１０３に結合され、伝送フィード１０４の他方の端部上で対称型移行構造体１０５に結合される。一実施形態において、対称型移行構造体１０５の技術的効果は、バラン（平衡不平衡変成器）の機能をもたらし、波が第１の整合デバイス１０３との間、及び第２の整合デバイス１０７に信号を送るとき、不連続部整合をもたらすことによって切頭状の接地面の不連続性の影響を減らし（場合によっては最小にし）、さらに、多層基板内に統合される従来の平面ダイポール・アンテナに関して上述したサイズの問題を解決する小型の移行構造体を提供することによって、ＲＦデバイス１０１のサイズを低減させることである。一実施形態において、対称型移行構造体１０５はまた、接地面とＢＣＬ１０６との間の電流フローに対称経路を設けることによって、望ましくない寄生モード及び高次モードの励起を減らし、場合によっては最小にする。
【００１４】
一実施形態において、第２の整合デバイス１０７は、非平面ダイポール・アンテナを含む。一実施形態において、第２の整合デバイス１０７のインピーダンスは、信号反射を減らし、場合によっては最小にするように、ＢＣＬ１０６のインピーダンスに整合される。一実施形態において、非平面ダイポール・アンテナはエンドファイア・アンテナである。一実施形態において、非平面ダイポール・アンテナは２つのダイポール・アームを含み、各々のアームは、対応するＢＣＬ１０６に結合される。一実施形態において、２つのダイポール・アームは、それらの対応するＢＣＬ１０６に直交する。一実施形態において、第２の整合デバイス１０７は、非平面折返しダイポール・アンテナを含む。一実施形態において、第２の整合デバイス１０７は、非平面ボウタイ・アンテナを含む。
【００１５】
一実施形態において、複数の伝送フィードが第１の整合デバイス（ＲＦＩＣ）１０３に結合され、ここで複数の伝送フィードは、互いに平行な第１の接地面と第２の接地面との間に配置され、第１の接地面及び第２の接地面の各々は、それぞれの切頭縁部１０８を有する。一実施形態において、装置は、複数の対称型移行構造体をさらに含み、その各々は、複数の伝送フィードのうちの対応する伝送フィードに結合され、それぞれの切頭縁部付近で第１の接地面及び第２の接地面に結合され、さらに複数のブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）に結合される。
【００１６】
一実施形態において、複数の対称型移行構造体の各々は、金属で充填又はめっきされたビアの周りに対称的であり、それぞれの切頭縁部付近で第１の接地面及び第２の接地面に結合され、さらにＢＣＬの第２の金属ラインに結合された金属ラインを含み、ここでビアは、ＢＣＬ１０６の第１の金属ラインへの複数の伝送フィードのうちの対応する伝送フィードに結合される。複数の伝送フィード１０４、対称型移行構造体１０５、及びＢＣＬ１０６を含むシステムが、図５−図６を参照して後で説明される。
【００１７】
図２Ａは、本発明の一実施形態による、ストリップ線路１０４を一対のＢＣＬ１０６に結合する対称型移行構造体２０４／１０５の上面図２００である。一実施形態において、ストリップ線路１０４は、２つの接地面２０１と２０２との間に存在し、ここで２つの接地面は、基板によって隔てられる。一実施形態において、基板は多層基板である、即ち、基板は接地面の上方及び下方に延びる。
【００１８】
一実施形態において、対称型移行構造体２０４／１０５は、金属で充填又はめっきされたビア２０９の周りの対称ラインに構成された金属ライン２０５を含む。一実施形態において、ビア２０９が金属でめっきされる場合、ビア２０９と関連したいずれの残りの穴／ボイドも基板材料（例えば、樹脂）で充填される。一実施形態において、対称軸２１０が、ストリップ線路１０４の長さに沿って延びる。一実施形態において、金属で充填又はめっきされたビア２０９は、ストリップ線路１０４をＢＣＬ１０６の第１の金属ライン１０６ａに電気的に結合させる。そのような実施形態において、第１の金属ライン１０６ａは、ストリップ線路１０４の面とは異なる面にある。一実施形態において、ＢＣＬ１０６の第２の金属ライン１０６ｂは、金属ライン２０５の対称部の中央付近２０６で対称型移行構造体２０４／１０５に結合する。「中央付近」という用語は、本明細書では、対称軸２１０の１０％以内にあることを言う。
【００１９】
一実施形態において、対称型移行構造体２０４／１０５の金属ライン２０５の両端は、接地面２０１及び２０２の切頭縁部付近のビア２０８ａ及び２０８ｂ（金属で充填又はめっきされている）を用いて、２つの接地面２０１及び２０２に電気的に結合される。一実施形態において、ビア２０８ａ及び２０８ｂが金属でめっきされる場合、ビア２０８ａ及び２０８ｂと関連したいずれの残りのホール／ボイドも、基板材料（例えば、樹脂）で充填される。「切頭縁部付近」という用語は、ビア２０８ａ及び２０８ｂが、第１の整合デバイス１０３からよりも距離が切頭縁部に近いことを言う。一実施形態において、ビア２０８ａ及び２０８ｂ（及び図２Ｂの２２３ａ／ｂ）は、製造／プロセス設計規則が許容するだけ、接地面２０１及び２０２の切頭縁部１０８に近づけられる。
【００２０】
再び図２Ａを参照すると、一実施形態において、ビア２０９を接地面２０２の切頭縁部に近づけるように、ノッチ２０７が接地面２０２内に作成される。そのような実施形態においては、対称型移行構造体２０４／１０５の全体のサイズが小さくなり、よりコンパクトな対称型移行構造体２０４／１０５が可能になる。
【００２１】
一実施形態において、ビア２０８ａ及び２０８ｂ（金属で充填又はめっきされた）は、接地面２０１及び２０２の切頭縁部付近で、接地面２０１及び２０２を互いに電気的に短絡させる。一実施形態において、対称型移行構造体２０４／１０５のビア２０８ａ及び２０８ｂ内の金属によって、それぞれの切頭縁部付近で接地面を短絡させることにより、切頭縁部付近の電流分布が金属ライン２０５の方向に向け直され、従って、ストリップ線路１０４の両側付近に電流リターン・パスがもたらされる。そのような実施形態において、ストリップ線路１０４の両側付近の接地面上の電流は、ストリップ線路１０４上の電流とは位相が１８０度ずれる。そのような位相がずれ電流が、対称型移行構造体２０４／１０５をバランとして動作させる。
【００２２】
一実施形態において、接地面２０１及び２０２の切頭縁部は、連続的に滑らかである。一実施形態において、接地面２０１及び２０２の切頭縁部は、連続的に鋸歯状である。別の実施形態において、接地面２０１及び２０２の切頭縁部は、例えばノッチ２０７などのノッチを内部に有する。一実施形態において、接地面２０１及び２０２は中実の接地面である。別の実施形態において、接地面２０１及び２０２は、網目状接地面である。一実施形態において、接地面２０１及び２０２は、網目状接地面と中実接地面の組み合わせである。
【００２３】
一実施形態において、対称型移行構造体２０４／１０５の金属ライン２０５は、ストリップ線路１０４と同じ面にある。一実施形態において、金属ライン２０５は、その２つの尖った先がそれぞれビア２０８ａ及び２０８ｂに結合された、フォーク形状の金属ラインである。そのような実施形態において、金属ライン２０５の２つの尖った先が始まる共通点は、金属ライン２０５の「中央部」２０６と呼ばれ、ＢＣＬ１０６の第２の金属ライン１０６ｂに結合する点である。
【００２４】
一実施形態において、金属ライン２０５は、ビア２０９の周りの馬蹄に似た湾曲した金属ラインである。一実施形態において、金属製馬蹄の２つの端部は、ビア２０８ａ及び２０８ｂに結合される。他の実施形態において、金属ライン２０５は、半矩形／正方形の金属ラインであり、この半矩形／正方形金属ラインの２つの端部が、ビア２０８ａ及び２０８ｂに結合される。金属ライン２０５に対する湾曲した金属ラインの技術的効果は、半矩形／正方形形状の（図示せず）金属ラインに比べて、不連続性が低減することである。一実施形態において、金属ライン２０５の湾曲部分が、金属ライン２０５のミトラ状部分に置き換えられる。金属ライン２０５の湾曲部分のサイズ及び形状を調節し、移行構造体２０４／１０５のインピーダンスをＢＣＬ１０６のインピーダンスに整合させるように、移行構造体２０４／１０５のインピーダンスを調整することができる。
【００２５】
一実施形態において、第１及び第２の金属ライン１０６ａ及び１０６ｂのインピーダンスを第２の整合デバイス１０７のインピーダンスに整合させるように、１つ又はそれ以上の金属スタブ（図示せず）が、第１及び第２の金属ライン１０６ａ及び１０６ｂに付加される。一実施形態において、スタブは、接地面２０１及び２０２の方向に沿って、第１及び第２の金属ライン１０６ａ及び１０６ｂに直角に配置される。一実施形態において、ストリップ線路１０４のインピーダンスを第１の整合デバイス１０３のインピーダンスに整合させるように、１つ又はそれ以上のスタブ（図示せず）が、ストリップ線路１０４の両側に付加される。一実施形態において、スタブは、接地面２０１及び２０２の方向に沿って、ストリップ線路１０４に直角に配置される。
【００２６】
図２Ｂは、本発明の別の実施形態による、ストリップ線路１０４をＢＣＬ１０６に結合させる対称型移行構造体の上面図２２０を示す。図２Ｂは、図１及び図２Ａを参照して論じられる。一実施形態において、別の金属ライン２２２が、対称型移行構造体２２１の内部に付加される。そのような実施形態において、他の金属ライン２２２は、フォーク状であり、金属ライン２０５の周りに配置され、同じくビア２０９の周りで対称である。一実施形態において、対称型移行構造体２０４／１０５の金属ライン２２２は、ストリップ線路１０４及び金属ライン２０５と同じ面にある。
【００２７】
一実施形態において、外側の金属ライン２２２の対称的形状は、内側の金属ライン２０５の対称形状と同じ形状である。一実施形態において、金属ライン２２２は、ビア２０９の周りの馬蹄に似ている金属ライン２０５に似ている湾曲した金属ラインである。一実施形態において、金属製馬蹄の２つの端部は、ビア２２３ａ及び２２３ｂに結合される。他の実施形態において、金属ライン２２２は、半矩形／正方形の金属ラインであり、この半矩形／正方形金属ラインの２つの端部は、ビア２２３ａ及び２２３ｂに結合される。付加的な金属ライン２２２（金属ライン２０５に対して付加的な）の技術的効果は、切頭縁部付近で電流分布を金属ライン２０５及び２２２の方向に向け直す付加的な経路を設け、従って、ストリップ線路１０４の両側付近に電流リターン・パスをもたらすことである。一実施形態において、金属２２２は半矩形／正方形型（図示せず）の金属ラインである。
【００２８】
図３Ａは、本発明の一実施形態による、ストリップ線路１０４を非平面アンテナに結合させる対称型移行構造体の上面図３００を示す。一実施形態において、ＢＣＬ１０６の２つの金属ライン１０６ａ及び１０６ｂは、非平面ダイポール・アンテナ３０３に電気的に結合される。一実施形態において、ＢＣＬ１０６の２つの金属ライン１０６ａ及び１０６ｂは、非平面折返しダイポール・アンテナ（図示せず）に電気的に結合される。「非平面」という用語は、本明細書においては、互いに同一面上にはない、第２の整合デバイス１０７の要素（例えば、ダイポール・アンテナのアーム）を言う。一実施形態において、非平面アンテナは、非平面エンドファイア・アンテナである。
【００２９】
一実施形態において、非平面ダイポール・アンテナは、それぞれＢＣＬ１０６の２つの金属ライン１０６ａ及び１０６ｂに結合された、第１及び第２のダイポール・アーム３０１及び３０２を含む。一実施形態において、第１のダイポール・アーム３０１は、金属ライン１０６ａに直角に配置される。一実施形態において、第２のダイポール・アーム３０２は、金属ライン１０６ｂに直角に配置される。一実施形態において、ＢＣＬ１０６並びに第１及び第２のダイポール・アーム３０１及び３０２は、これらの上方又は下方に接地面がないように基板内に埋め込まれる。
【００３０】
一実施形態において、第１のダイポール・アーム３０１が金属ライン１０６ａに直交するように配置された領域３０５は、湾曲領域である。一実施形態において、第１のダイポール・アーム３０２が金属ライン１０６ｂに直交するように配置された領域３０４は、湾曲領域である。一実施形態において、湾曲領域３０４及び３０５は、信号波が、それぞれ金属ライン１０６ａ及び１０６ｂからダイポール・アーム３０１及び３０２へ／ダイポール・アーム３０１及び３０２から金属ライン１０６ａ及び１０６ｂへ移行するとき、不連続性の効果を低減させる。一実施形態において、領域３０４及び３０５は、ミトラ状（図示せず）である。別の実施形態において、領域３０４及び３０５はＬ字形である。
【００３１】
一実施形態において、ダイポール・アンテナ３０１及び３０２上の電流は、動作周波数において単方向である。一実施形態において、アーム３０１及び３０２を有するダイポール・アンテナの放射パターンは、ダイポール・アーム３０１及び３０２に垂直である方向３０６のものである。一実施形態において、１つ又はそれ以上の導波器（図示せず）が、放射パターン３０６を方向付けるように付加される。
【００３２】
一実施形態において、基板は、３．５の誘電率を有するＰＰＥ（ポリフェニルエーテル）ベースのＰＣＢ（プリント基板）ラミネートＭＥＧＴＲＯＮ６でできている。一実施形態において、金属ライン（１０４、１０６、２０５、２２２）及び接地面（２０１及び２０２）は、銅製である。一実施形態において、図３Ａの種々の構造部のミクロンでの呼び寸法は、Ｌ１＝１２００、Ｌ２＝６２５、Ｌ３＝４２５、Ｌ４＝８００、Ｌ５＝Ｌ６＝Ｌ７＝１００、Ｈ１＝１７８、Ｈ２＝８０、Ｈ３＝１８、Ｗ１＝７５、Ｗ２＝１００、及びＷ３＝４００である。本明細書で説明されるエンドファイア・アンテナは、５０ＧＨｚから８０ＧＨｚを超えるまで−１０ｄＢ未満の反射減衰量を有し、３０ＧＨｚを上回る帯域幅を有し、４０−８０ＧＨｚの周波数領域にわたって８０％を超える放射効率を有し、仰角面において１５０度を超えるＦＷＨＭ（半値全幅）ビーム幅を有する。一実施形態において、エンドファイア・アンテナは、線形位相アレイのために使用される。
【００３３】
図３Ｂは、本発明の一実施形態による、対称型移行構造体に結合され、ＲＦ集積回路（ＲＦＩＣ）に適合する、図３Ａの非平面ダイポールエンドファイア無線周波数（ＲＦ）アンテナを統合した基板の上面図３１０を示す。一実施形態において、第１の整合デバイス１０３は、ストリップ線路１０４上の信号を探査するための探査パッドである。一実施形態において、第１の整合デバイス１０３は、ＲＦＩＣである。一実施形態において、装置（接地面、移行構造体、ＢＣＬ）は、多層基板を形成する誘電体基板３１１内に配置される。図３Ｃは、本発明の一実施形態による、図３Ｂの側面図３２０を示す。
【００３４】
図３Ｄは、本発明の別の実施形態による、ストリップ線路１０４を非平面ダイポール・アンテナ３３３に結合させる対称型移行構造体の上面図３３０を示す。一実施形態において、接地面２０１と接地面２０２との間に２つの信号層が存在する。そのような実施形態において、ストリップ線路１０４は、１つの信号層内に存在する。一実施形態において、ストリップ線路１０４は、同じ層上で、接地面２０１及び２０２の切頭縁部１０８を超えて延び、広がり、曲がって非平面ダイポール・アンテナ３３３の第１のアーム内になる。一実施形態において、他の信号層内で、ビア２０８ａ及び２０８ｂ、並びに馬蹄状構造体３３４を用いて、接地電流が結合され、ここで構造体３３４は、同じ層上の金属ストリップ線路１０６ａに接続し、この線路が広がり、曲がって非平面ダイポール・アンテナ３３３の第２のアーム３３２になる。上記の実施形態において、ビア２０８ａ及び２０８ｂ、並びに馬蹄状構造体３３４は、統合されたバラン１０５を有する移行部を形成する。
【００３５】
図４Ａは、本発明の一実施形態による、図１−図３の装置を形成するための方法４００を示す。方法のフローチャート４００のブロックは、任意の順序で実施することができる。ブロック４０１において、第１及び第２の接地面２０１及び２０２が、これらが誘電体基板３１１によって隔てられるように、互いに平行に形成される。ブロック４０２において、伝送フィード１０４もまた接地面２０１及び２０２に平行になるように、伝送フィード１０４が第１の接地面と第２の接地面との間に形成される。ブロック４０３において、対称型移行構造体１０５が、伝送フィード１０４に結合され、それぞれの切頭縁部付近で第１の接地面２０１及び第２の接地面２０２に結合される。ブロック４０４において、対称型移行構造体が、ＢＣＬ１０６に電気的に結合される。
【００３６】
図４Ｂは、本発明の一実施形態による、多層基板のための対称型移行構造体２０４／１０５を形成するため、及び、エンドファイア非平面アンテナを形成するための方法のフローチャート４１０を示す。この方法は、図１−図３を参照し説明される。一実施形態において、方法のフローチャートのブロックは、任意の順序で実施することができる。
【００３７】
ブロック４１１において、ビア２０９が形成され、金属で充填又はめっきされ、ストリップ線路１０４をＢＣＬ１０６の第１の金属ライン１０６ａに結合する。ブロック４１２において、金属ライン２０５がビアの周りに対称的に形成され、金属ライン２０５の尖った先が接地面２０１及び２０２の切頭縁部に向かって延びるようにし、他方、金属ライン２０５の２つの尖った先が始まる共通点は、ＢＣＬ１０６に結合するためのものである。ブロック４１３において、対称的な金属ライン２０５の尖った先は、金属で充填又はめっきされたビア２０８ａ及び２０８ｂを用いて、第１の接地面２０１及び第２の接地面２０２に結合される。ブロック４１４において、ＢＣＬ１０６の第２の金属ライン１０６ｂは、対称的な金属ライン２０５の対称部の中央（共通点２０６）付近で結合される。
【００３８】
ブロック４１５において、第１のダイポール・アーム３０１が、ＢＣＬ１０６の第１の金属ライン１０６ａに直交するように結合される。ブロック４１６において、第２のダイポール・アーム３０２が、ＢＣＬ１０６の第２の金属ライン１０６ｂに直交するように結合され、ここで、第１のダイポール・アーム３０１及び第２のダイポール・アーム３０２は異なる面内にあり、第１のダイポール・アーム３０１は第１のストリップ線路１０６ａの面と同じ面内にあり、第２のダイポール・アーム３０２は第２のストリップ線路１０６ｂの面と同じ面内にある。
【００３９】
実施形態の要素は、コンピュータ実行可能命令を格納するための機械可読媒体として提供される。コンピュータ可読／実行可能命令は、図４Ａ−図４Ｂの方法をコード化する。一実施形態において、機械可読媒体として、これらに限定されるものではないが、フラッシュメモリ、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ  ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気又は光カード、又は、電子的若しくはコンピュータ実行可能命令を格納するのに適した他のタイプの機械可読媒体を挙げることができる。例えば、本発明の実施形態は、コンピュータ・プログラム（例えば、ＢＩＯＳ）としてダウンロードすることができ、これらを遠隔コンピュータ（例えば、サーバ）から、通信リンク（例えば、モデム又はネットワーク接続）を介しデータ信号として要求中のコンピュータ（例えば、クライアント）に転送することができる。一実施形態において、これらのコンピュータ実行可能命令は、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに図４Ａ−図４Ｂの方法を実施させる。
【００４０】
図５は、本発明の一実施形態による、対称型移行構造体２０４／１０５を有する通信システム５５０のブロック図である。一実施形態において、システム５５０は、メディア受信機５００、メディア受信機インターフェース５０２、送信デバイス５４０、受信デバイス５４１、メディア・プレーヤ・インターフェース５１３、メディア・プレーヤ５１４及びディスプレイ５１５を含む。
【００４１】
一実施形態において、メディア受信機５００は、ソース（図示せず）からコンテンツを受け取る。一実施形態において、メディア受信機５００は、セットトップボックスを含む。コンテンツは、例えば、これに限定されるものではないが、ＨＤＭＩ又はＤＶＩ標準に準拠したコンテンツなどの、ベースバンド・デジタル・ビデオを含むことができる。そのような場合、メディア受信機５００は、受け取ったコンテンツを転送するための送信機（例えば、ＨＤＭＩ送信機）を含むことができる。
【００４２】
一実施形態において、メディア受信機５００は、メディア受信機インターフェース５０２を介して、コンテンツ５０１を送信機デバイス５４０に送る。一実施形態において、メディア受信機インターフェース５０２は、コンテンツ５０１をＨＭＤＩコンテンツに変換する論理を含む。そのような場合、メディア受信機インターフェース５０２は、ＨＤＭＩプラグを含み、コンテンツ５０１は有線接続を介して送られる。一実施形態において、コンテンツ５０１の転送は、無線接続によって行われる。別の実施形態において、コンテンツ５０１は、ＤＶＩコンテンツを含む。
【００４３】
一実施形態において、送信機デバイス５４０は、２つの無線接続を用いて、情報を受信機デバイス５４１に無線で転送する。無線接続の１つは、適応ビーム形成による、位相アレイ・アンテナ５０５を通したものである。一実施形態において、位相アレイ・アンテナ５０５は、ＢＣＬ１０６を介してストリップ線路１０４を非平面エンドファイアダイポール・アンテナ（３０１及び３０２）に結合する、コンパクトな移行構造体２０４／１０５を含む。
【００４４】
一実施形態において、送信機デバイス５４０は、第１の整合デバイス１０３を含む。一実施形態において、第１の整合デバイス１０３は、ＲＦＩＣである。一実施形態において、ＲＦＩＣは、適応アンテナ５０５の一部分である。一実施形態において、無線通信チャネル・インターフェース５０６もまた、ＲＦＩＣ内に実装される。一実施形態において、適応アンテナは、ＲＦＩＣに結合された複数のストリップ線路を含み、ここで複数のストリップ線路は、互いに平行な第１及び第２の接地面（２０１及び２０２）の間に配置され、第１及び第２の接地面の各々は、それぞれの切頭縁部を有する。一実施形態において、適応アンテナ５０５は、複数の対称型移行構造体をさらに含み、その各々（２０４／１０５）は、複数のストリップ線路からの対応するストリップ線路（１０４）に結合され、それぞれの切頭縁部付近で第１及び第２の接地面（２０１及び２０２）に結合され、さらに複数のＢＣＬ（複数の１０６ライン）に結合される。
【００４５】
他の無線接続は、無線通信チャネル５０７を介するものであり、ここではバック・チャネルと呼ばれる。一実施形態において、無線通信チャネル５０７は単一方向である。代替的な実施形態において、無線通信チャネル５０７は双方向である。
【００４６】
一実施形態において、受信機デバイス５４１は、送信機デバイス５４０から受け取ったコンテンツを、メディア・プレーヤ・インターフェース５１３を介してメディア・プレーヤ５１４に転送する。一実施形態において、送信機デバイス５４０から受け取られたコンテンツは、後処理モジュール５１６により標準的なコンテンツ形式に変換される。一実施形態において、受信機デバイス５４１とメディア・プレーヤ・インターフェース５１３との間のコンテンツの転送は、有線接続を通して行われる。一実施形態において、このコンテンツの転送は、無線接続を通して行うことができる。一実施形態において、メディア・プレーヤ・インターフェース５１３は、ＨＤＭＩプラグを含む。一実施形態において、メディア・プレーヤ・インターフェース５１３とメディア・プレーヤ５１４との間のコンテンツの転送は、有線接続を通して行われる。一実施形態において、このコンテンツの転送は、無線接続を通して行われる。
【００４７】
一実施形態において、メディア・プレーヤ５１４は、コンテンツをディスプレイ５１５上で再生させる。一実施形態において、コンテンツはＨＤＭＩコンテンツであり、メディア・プレーヤ５１４は、有線接続を通して、メディア・コンテンツをディスプレイに転送する。一実施形態において、この転送は、無線接続を通して行われる。一実施形態において、ディスプレイ５１５は、プラズマ・ディスプレイ、ＬＣＤ、ＣＲＴ等を含む。
【００４８】
一実施形態において、システム５５０は、コンテンツを受け取り、再生し、及び／又は記録するために、ＤＶＤプレーヤ／レコーダの代わりに、ＤＶＤプレーヤ／レコーダを含むように変更される。
【００４９】
一実施形態において、送信機５４０及びメディア受信機インターフェース５０２は、メディア受信機５００の一部分である。同様に、一実施形態において、受信機５４１、メディア・プレーヤ・インターフェース５１３、及びメディア・プレーヤ５１４は全て同じデバイスの一部分である。代替的な実施形態において、受信機５４１、メディア・プレーヤ・インターフェース５１３、メディア・プレーヤ５１４、及びディスプレイ５１５は全てディスプレイの一部分である。
【００５０】
一実施形態において、送信機デバイス５４０は、プロセッサ５０３、随意的なベースバンド処理コンポーネント５０４、位相アレイ・アンテナ５０５、及び無線通信チャネル・インターフェース５０６を含む。一実施形態において、送信機デバイスは、メディア・コンテンツを受け取り、これをプロセッサ５０３に供給するための圧縮モジュール５０８をさらに含む。位相アレイ・アンテナ５０５は、適応ビーム形成を用いて、コンテンツを受信機デバイスに送信するための、プロセッサ５０３に結合され、これに制御されるデジタル制御位相アレイ・アンテナを有する無線周波数（ＲＦ）送信機を含む。
【００５１】
一実施形態において、位相アレイ・アンテナ５０５は、ＲＦＩＣに結合された複数のストリップ線路を含み、ここで、複数のストリップ線路は、互いに平行な第１及び第２の接地面（２０１と２０２）の間に配置され、第１及び第２の接地面の各々は、それぞれ切頭縁部を有する。一実施形態において、適応アンテナ５０５は、複数の対称型移行構造体をさらに含み、その各々（２０４／２０５）は、複数のストリップ線路のうちの対応するストリップ線路（１０４）に結合され、それぞれの切頭縁部付近で第１及び第２の接地面（２０１及び２０２）に結合され、さらに複数のＢＣＬ（複数の１０６ライン）に結合される。
【００５２】
一実施形態において、受信機デバイス５４１は、プロセッサ５１２、随意的なベースバンド処理コンポーネント５１１、位相アレイ・アンテナ５１０、及び無線通信チャネル・インターフェース５０９を含む。位相アレイ・アンテナ５１０は、適応ビーム形成を用いて、送信機デバイスからコンテンツを受け取るための、プロセッサ５１２に結合され、これに制御されるデジタル制御位相アレイ・アンテナを有する無線周波数（ＲＦ）送信機を含む。
【００５３】
一実施形態において、位相アレイ・アンテナ５１０は、ＲＦＩＣに結合された複数のストリップ線路１０４を含み、ここで、複数のストリップ線路１０４は、互いに平行な第１及び第２の接地面（２０１及び２０２）の間に配置され、第１及び第２の接地面（２０１及び２０２）の各々は、それぞれの切頭縁部１０８を有する。一実施形態において、適応アンテナ５０５は、複数の対称型移行構造体をさらに含み、複数の対称型移行構造体の各々（２０４／１０５）は、複数のストリップ線路１０４のうちの対応するストリップ線路（１０４）に結合され、それぞれの切頭縁部１０８付近で第１及び第２の接地面（２０１及び２０２）に結合され、さらに複数のＢＣＬ（複数の１０６ライン）に結合される。
【００５４】
一実施形態において、プロセッサ５０３は、ベースバンド信号を生成し、このベースバンド信号は、位相アレイ・アンテナ５０５によって無線送信される前にベースバンド信号処理部５０４によって処理される。そのような実施形態において、受信機デバイス５４１は、位相アレイ・アンテナ５１０によって受信されたアナログ信号を、プロセッサ５１２による処理のためのベースバンド信号に変換するためのベースバンド信号処理部を含む。一実施形態において、ベースバンド信号は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号である。
【００５５】
一実施形態において、送信機デバイス５４０及び／又は受信機デバイス５４１は、別個の送受信機の一部分である。
【００５６】
一実施形態において、送信機デバイス５４０及び受信機バイス５４１は、ビーム・ステアリング（ｂｅａｍ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ）を可能にする適応ビーム形成により、位相アレイ・アンテナを用いて無線通信を実行する。一実施形態において、プロセッサ５０３は、デジタル制御情報を位相アレイ・アンテナ５０５に送り、位相アレイ・アンテナ５０５内の１つ又はそれ以上の移相器をシフトさせる量を指示し、それにより、当技術分野において周知の方法で形成されるビームを操向（ｓｔｅｅｒ）する。プロセッサ５１２は、デジタル制御情報を同様に用いて、位相アレイ・アンテナ５１０を制御する。デジタル制御情報は、送信機デバイス５４０内の制御チャネル５２１及び受信機デバイス５４１内の制御チャネル５２２を用いて送られる。一実施形態において、デジタル制御情報は、一組の係数を含む。一実施形態において、プロセッサ５０３及び５１２の各々は、デジタル信号プロセッサを含む。
【００５７】
一実施形態において、無線通信リンク・インターフェース５０６が、プロセッサ５０３に結合され、無線通信リンク５０７とプロセッサ５０３の間のインターフェースを与えて、位相アレイ・アンテナの使用に関するアンテナ情報を通信し、別の位置でのコンテンツの再生を容易にするための情報を通信する。一実施形態において、コンテンツの再生を容易にするための、送信機デバイス５４０と受信機デバイス５４１との間で転送される情報は、プロセッサ５０３から受信機デバイス５４１のプロセッサ５１２に送られる暗号鍵、及び受信機デバイス５４１のプロセッサ５１２から送信機デバイス５４０のプロセッサ５０３への１又はそれ以上の受信確認を含む。
【００５８】
一実施形態において、無線通信リンク（チャネル）５０７はまた、送信機デバイス５４０と受信機デバイス５４１との間でアンテナ情報を転送する。位相アレイ・アンテナ５０５及び５１０の初期化中、無線通信リンク５０７は、プロセッサ５０３が、位相アレイ・アンテナ５０５のための方向を選択することを可能にするための情報を転送する。一実施形態において、その情報は、これに限定されるものではないが、アンテナ位置情報、及びそのアンテナ位置に対応する性能情報、例えば、位相アレイ・アンテナ５１０の位置及びそのアンテナ位置に関するチャネルの信号強度を含む１又はそれ以上のデータ対を含む。別の実施形態において、情報は、これに限定されるものではないが、プロセッサ５１２によりプロセッサ５０３に送られ、プロセッサ５０３が、コンテンツの転送のために、位相アレイ・アンテナ５０５のどの部分を用いるかを決定することを可能にする情報を含む。
【００５９】
一実施形態において、位相アレイ・アンテナ５０５及び５１０が、コンテンツ（例えば、ＨＤＭＩコンテンツ）送ることができるモードで動作しているとき、無線通信リンク５０７が、受信機デバイス５４１のプロセッサ５１２からの通信経路の状態の指示を転送する。通信状態の指示は、プロセッサ５０３に、ビームを別の方向に（例えば、別のチャネルに）操向するように促す、プロセッサ５１２からの指示を含む。そのような指示は、コンテンツの部分の伝送の障害に応じて行われ得る。情報は、プロセッサ５０３が使用できる１つ又はそれ以上の代替的なチャネルを指定することができる。
【００６０】
一実施形態において、アンテナ情報は、受信機デバイス５４１が位相アレイ・アンテナ５１０を向ける位置を指定するための、プロセッサ５１２によって送られる情報を含む。これは、送信機デバイス５４０が、最良のチャネルを識別するために信号品質計測を行うことができるように、そのアンテナを配置すべき場所を、受信機デバイス５４１に伝える場合に有用である。指定される位置は、正確な位置とすることができ、又は、送信機デバイス５４０及び受信機デバイス５４１が辿る所定の場所の順序における次の場所といった、相対的な位置とすることができる。
【００６１】
一実施形態において、無線通信リンク５０７は、位相アレイ・アンテナ５１０のアンテナ特性を指定する情報を、受信機デバイス５４１から送信機デバイス５４０に転送し、逆もまた同様である。
【００６２】
図６は、図５の送信機デバイス５４０及び受信機デバイス５４１を含んだ適応ビーム形成多重アンテナ無線システム６００の一実施形態のブロック図である。一実施形態において、送受信機６００は、複数の独立した送信及び受信チェーンを含む。一実施形態において、送受信機６００は、同一のＲＦ信号を利用する位相アレイを用いて位相アレイのビーム形成を実施し、アレイ中の１つ又はそれ以上のアンテナ要素についての位相をシフトさせ、ビーム・ステアリングを達成する。
【００６３】
一実施形態において、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）６０１が、コンテンツをフォーマットし、実時間ベースバンド信号を生成する。一実施形態において、ＤＳＰ６０１は、変調、ＦＥＣコード化、パケットの組み立て、インターリーブ、及び自動利得制御をもたらすことができる。
【００６４】
一実施形態において、次に、ＤＳＰ６０１は、変調されるベースバンド信号を転送し、送信機のＲＦ部分に送り出す。一実施形態において、コンテンツは、当技術分野において周知の方法でＯＦＤＭ信号に変調される。
【００６５】
一実施形態において、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）６０２が、ＤＳＰ６０１から出力されたデジタル信号を受け取り、これをアナログ信号に変換する。一実施形態において、ＤＡＣ６０２から出力される信号は、０ＭＨｚから２５６ＭＨｚまでの間の信号である。
【００６６】
一実施形態において、混合器（ｍｉｘｅｒ）６０３が、ＤＡＣ６０２から出力された信号を受け取り、これを局部発信器（ＬＯ）６０４からの信号と結合する。一実施形態において、混合器６０３から出力される信号は、中間周波数信号のものである。一実施形態において、中間周波数は、２ＧＨｚから９ＧＨｚまでの間である。
【００６７】
一実施形態において、複数の移相器６０５0-Mが、混合器６０３からの出力を受け取る。一実施形態において、どの移相器が信号を受け取るかを制御するための分周器が含められる。一実施形態において、これらの移相器は、量子化移相器である。代替的な実施形態において、移相器は、複素乗算器に置き換えることができる。一実施形態において、ＤＳＰ６０１はまた、制御チャネル６０８を介して、位相アレイ・アンテナ６２０内の各々のアンテナ要素内の電流の位相及び大きさを制御し、当技術分野において周知の方法で所望のビームパターンを生成する。換言すれば、ＤＳＰ６０１は、位相アレイ・アンテナ６２０の移相器６０５0-Mを制御して、所望のパターンを生成する。
【００６８】
一実施形態において、各々の移相器６０５0-Mは出力を生成し、これが、信号を増幅する電力増幅器６０６0-Mのうちの１つに送られる。一実施形態において、増幅された信号は、複数のアンテナ要素６０７0-Nを有するアンテナ・アレイ６０７に送られる。一実施形態において、アンテナ６０７0-Nから送信される信号は、５６ＧＨｚから６４ＧＨｚまでの間の無線周波数信号である。従って、複数のビームが、位相アレイ・アンテナ６２０から出力される。
【００６９】
一実施形態においてアンテナ６０７0-Nは、図１−図４を参照して説明されたような、伝送フィード１０４、移行構造体１０５、ＢＣＬ１０６、及び非平面アンテナ１０７を含む。一実施形態において、アンテナはまた、図１−図４の非平面アンテナと共に平面アンテナも含む。
【００７０】
受信機に関して、アンテナ６１０0-Nは、アンテナ６０７0-Nからの無線送信を受信し、これらを移相器６１１0-Nに供給する。上述のように、一実施形態において、移相器６１１0-Nは、量子化移相器を含む。代替的に、一実施形態において、移相器６１１0-Nは、複素乗算器に置き換えることができる。一実施形態において、移相器６１１0-Nは、アンテナ６１０0-Nから信号を受信し、この信号が結合されて単一ライン・フィード出力を形成する。一実施形態において、マルチプレクサを用いて、異なる要素からの信号を結合し、単一フィード・ラインを出力する。一実施形態において、移相器６１１0-Nの出力が中間周波数（ＩＦ）増幅器６１２に入力され、この増幅器６１２が信号の周波数を中間周波数に低下させる。一実施形態において、中間周波数は、２ＧＨｚから９ＧＨｚまでの間である。
【００７１】
一実施形態において、混合器６１３が、ＩＦ増幅器６１２の出力を受け取り、これを当技術分野において周知の方法でＬＯ６１４からの信号と結合させる。一実施形態において、混合器６１３の出力は、０ＭＨｚから２５０ＭＨｚまでの範囲の信号である。一実施形態において、各々のチャネルについてＩ及びＱ信号が存在する。
【００７２】
一実施形態において、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）６１５が、混合器６１３の出力を受け取り、これをデジタル形式に変換する。一実施形態において、ＡＤＣ６１５からのデジタル出力が、ＤＳＰ６１６によって受け取られる。ＤＳＰ６１６は、信号の振幅及び位相を回復させる。ＤＳＰ６０１及び６１６は、復調、パケット分解、デ・インターリーブ（ｄｅ−ｉｎｔｅｒｌｉａｖｉｎｇ）、及び自動利得制御をもたらすことができる。
【００７３】
一実施形態において、各々の送受信機は、ＤＳＰのための制御情報を設定する制御用マイクロプロセッサを含む。一実施形態において、制御用マイクロプロセッサは、ＤＳＰと同じダイ上にある。
【００７４】
一実施形態において、ＤＳＰは、ハードウェア内に実装されるビーム形成の重みを伴った適応アルゴリズムを実施する。つまり、送信機及び受信機は協働し、デジタル制御されたアナログ移相器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）を用いて、ＲＦ周波数のビーム形成を行う。代替的な実施形態において、ビーム形成は、ＩＦにおいて実行される。一実施形態において、移相器６０５0-M及び６１１0-Nは、当技術分野において周知の方法で、それぞれのＤＳＰによって、それぞれ制御チャネル６０８及び制御チャネル６１７を介して制御される。例えば、ＤＳＰ６０１は、移相器６０５0-Mを制御して送信機が適応ビーム形成を行ってビームを操向するようにし、ＤＳＰ６０１は、移相器６１１0-Nを制御してアンテナ要素から無線送信を受信するようにアンテナ要素を方向付け、かつ、異なる要素からの信号を結合して、単一ライン・フィード出力を形成する。一実施形態において、マルチプレクサを用いて、異なる要素からの信号を結合し、単一フィード・ラインを出力する。
【００７５】
一実施形態において、ＤＳＰ６０１は、各々のアンテナ要素に接続された適切な移相器をパルス化又は通電することよって、ビーム・ステアリングを実行する。ＤＳＰ６０１におけるパルス化アルゴリズムは、各要素の位相及び利得を制御する。
【００７６】
一実施形態において、適応ビーム形成アンテナが、干渉障害を回避するために用いられる。ビーム形成の適応、及びビーム・ステアリングによって、通信は、送信機と受信機との間の無線送信の妨げ又は干渉となり得る障害を回避することができる。
【００７７】
一実施形態において、適応ビーム形成アンテナに関して３つの動作段階がある。一実施形態において、３つの動作段階は、訓練段階、探索段階、及び追跡段階である。一実施形態において、訓練段階及び探索段階は、初期化中に発生する。訓練段階は、所定の空間パターン・シーケンス
0005636095.tif 000002
及び
0005636095.tif 000003
を伴ったチャネル・プロファイルを決定する。一実施形態において、探索段階は、空間パターン
0005636095.tif 000004
の候補リストを計算し、１つの送受信機の送信機と別のものの受信機との間のデータ送信に用いるための最有力候補
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を選択する。一実施形態において、追跡段階は、候補リストの強さを常時観察している。この最有力候補が妨害されると、空間パターンにおける次の対が、選択され、使用される。
【００７８】
一実施形態において、訓練段階中、送信機は、空間パターン・シーケンス
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を送出する。そのような実施形態において、各空間パターン
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に対し、受信機は、受信信号を別のパターン・シーケンス
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上に投射する。この投射の結果として、対
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上にチャネル・プロファイルが得られる。
【００７９】
一実施形態において、受信機のアンテナが全ての位置に配置され、かつ、送信機がマルチ空間パターンを送信している送信機と受信機の間で、徹底的な訓練が行われる。そのような実施形態において、Ｍ個の送信空間パターンが送信機によって送信され、Ｎ個の受信空間パターンが受信機によって受信されて、Ｎ×Ｍのチャネル・マトリックスを形成する。こうして、送信機は、送信セクターのパターンに沿って進み、受信機はその送信に対して最も強い信号を見出すように探索する。次に、送信機は次のセクターに移動する。徹底的な探索プロセスの最後に、送信機及び受信機の全ての位置及びこれらの位置におけるチャネルの信号強度のランク付けが得られる。一実施形態において、この情報は、アンテナが指し示される位置とチャネルの信号強度の対として維持される。このリストは、干渉が起きた場合に、アンテナ・ビームを操向するために用いることができる。
【００８０】
代替的な実施形態において、チャネル・プロファイルを得るために送られている直交アンテナ・パターンによって空間が狭い区分に連続的に分割されている双区分（ｂｉ−ｓｅｃｔｉｏｎ）訓練が用いられる。
【００８１】
ＤＳＰ６０１が安定状態にあると仮定すると、アンテナが指し示すべき方向は既に決定されている。定格状態においては、ＤＳＰは、移相器に送る一組の係数を有する。この係数は、その対応するアンテナに対して移相器が信号をシフトすべき位相量を示す。例えば、ＤＳＰ６０１は、異なる移相器は、異なる量、例えば、３０度シフト、４５度シフト、９０度シフト、１８０度シフト等をシフトさせることを示す移相器に、セットされたデジタル制御情報を送る。従って、そのアンテナ要素に進む信号は、位相の特定の度数だけシフトされる。例えば、アレイにおける１６、３４、３２、６４要素といった異なる量をシフトさせた結果、受信アンテナに対して最も感度の良い受信位置を与える方向へとアンテナを操向することが可能になる。つまり、アンテナ・アレイ全体にわたるシフトの複合セットにより、そのアンテナの最も感度の良い地点が半球上のどこかを指す能力がもたらされる。
【００８２】
一実施形態において、送信機と受信機との間の適切な接続は、送信機から受信機への直接路を指さないこともあることに留意されたい。例えば、最も適切な経路は、天井を跳ね返るものであることもある。
【００８３】
一実施形態において、無線通信システムは、無線通信デバイス（例えば、送信機及び受信機、一対の送受信機など）の間で情報を送信するためのバック・チャネル６４０又はリンクを含む。この情報は、ビーム形成アンテナに関するものであり、一方又は両方の無線通信デバイスをアンテナ要素のアレイに適合させることを可能にし、送信機のアンテナ要素を受信デバイスのアンテナ要素へ一緒により良好に振り向ける。この情報はまた、送信器のアンテナ要素と受信機のアンテナ要素との間で無線転送されるコンテンツの使用を容易にするための情報も含む。
【００８４】
図６において、バック・チャネル６４０がＤＩＳＰ６１６とＤＩＳＰ６０１の間に結合され、ＤＩＳＰ６１６が追跡情報及び制御情報をＤＳＰ６０１に送ることを可能にする。一実施形態において、バック・チャネル６４０は、高速ダウンリンク及び受信確認チャネルとして機能する。
【００８５】
一実施形態において、バック・チャネルは、無線通信が行われる（例えば、無線ビデオ）適用に対応する情報を転送するためにも用いられる。そのような情報は、コンテンツ保護情報を含む。例えば、一実施形態において、送受信機がＨＤＭＩデータを転送するとき、バック・チャネルは、暗号化情報（例えば、暗号鍵及び暗号鍵の受信確認）を転送するために用いられる。そのような実施形態において、バック・チャネルは、コンテンツ保護通信のために用いられる。
【００８６】
一実施形態において、ＨＤＭＩにおいて、データ・シンクが許可されたデバイス（例えば、許可されたディスプレイ）であることを検証するために、暗号化が用いられる。一実施形態において、新しい暗号化キーの連続ストリームが存在し、これは、ＨＤＭＩデータ・ストリームの転送中に転送され、許可されたデバイスが変化していないことを検証する。ＨＤ  ＴＶデータについてのフレーム・ブロックは異なる鍵を用いて暗号化され、次に、これらの鍵は、プレーヤを検証するためにバック・チャネル６４０上で返信確認されなければならない。バック・チャネル６４０は、順方向に受信機へ暗号鍵を転送し、この受信機からの鍵受量の受信確認を戻り方向に転送する。従って、暗号化された情報が、双方向に送られる。
【００８７】
こうした通信がコンテンツと共に送られると、冗長な保持プロセスを完了する必要性が回避されるので、コンテンツ保護通信のためのバック・チャネルの使用は有益である。例えば、送信機からの鍵が、一次リンクを通って流れるコンテンツと共に送られ、その一次リンクが切断された場合、典型的なＨＤＭＩ／ＨＤＣＰシステムに対する２−３秒の冗長な再訓練が強制される。一実施形態において、一次方向リンクよりも高い信頼性を有するこの別個の双方向性リンクは、その全方向性の配向を与えられている。ＨＤＣＰ鍵の通信に対するバック・チャネルと受信デバイスからの適切な受信確認返送とを使用することによって、最も強い影響力がある強い障害が発生した場合でも、時間のかかる再訓練プロセスを回避することができる。
【００８８】
一実施形態において、活動期間中、ビーム形成アンテナがコンテンツを転送しているとき、バック・チャネルが使用されて受信機が送信機にチャネルの状態を通知することを可能にする。例えば、ビーム形成アンテナの間のチャネルが十分な品質のものである間、受信機は、情報をバック・チャネル上に送り、チャネルが受け入れ可能であることを示す。一実施形態において、バック・チャネルはまた、使用されているチャネルの品質を示す定量化可能な情報を送信機に送るために受信機により使用され得る。チャネルの品質を受け入れ可能なレベルより下に低下させる、又はビーム形成アンテナ間の送信を完全に妨害する何らかの形態の干渉（例えば、障害）が発生した場合、受信機は、チャネルが既に受け入れ可能でないこと、及び／又は、バック・チャネル上のチャネルの変更を要求できることを示すことができる。一実施形態において、受信機は、予めセットされたチャネルにおける次のチャネルに変化を要求することができ、又は、送信機に対する特定のチャネルを特定して使用することができる。
【００８９】
一実施形態において、バック・チャネルは双方向である。そのような場合、一実施形態において、送信機はバック・チャネルを用いて情報を受信機に送る。そうした情報は、受信機に、そのアンテナ要素を、初期化中に送信機がスキャンする異なる固定位置に配置させるように指示する情報を含むことができる。送信機は、位置を明確に指定することによって、又は、送信機及び受信機の両方が進む所定の順序又はリストにおいて指定された次の位置へ受信機が進むべきであることを示すことによって、これを特定することができる。
【００９０】
一実施形態において、バック・チャネルは、送信機及び受信機の一方又は双方によって用いられ、特定のアンテナ特性情報を他方に通知する。例えば、アンテナ特性情報は、そのアンテナが半径に対して６度の解像度にすることが可能であること、及びそのアンテナが特定の数の要素（例えば、３２要素、６４要素等）を有していることを特定することができる。
【００９１】
一実施形態において、バック・チャネルの通信は、インターフェース・ユニットを用いて無線で実行される。あらゆる形式の無線通信を使用することができる。一実施形態において、ＯＦＤＭが使用され、バック・チャネル上に情報が転送される。別の実施形態においては、ＣＰＭが使用されて、バック・チャネル上で情報が転送される。
【００９２】
本明細書における「１つの実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「幾つかの実施形態（ｓｏｍｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、又は「他の実施形態（ｏｔｈｅｒ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」についての言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも幾つかの実施形態内に含まれるが、必ずしも全ての実施形態内に含まれるとは限らないことを意味する。「１つの実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、又は「幾つかの実施形態（ｓｏｍｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」の種々の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及するものではない。本明細書が、構成要素、特徴、構造体、又は特性を含むことが「できる（ｍａｙ）」、「かもしれない（ｍｉｇｈｔ）」、又は「可能である（ｃｏｕｌｄ）」と記述する場合、その特定の構成要素、特徴、構造体、又は特性が含まれることを必要としない。本明細書又は特許請求の範囲が「１つの（「ａ」又は「ａｎ」）」要素について言及する場合、これは、１つだけの要素が存在することを意味するものではない。本明細書又は特許請求の範囲が「１つの付加的な（ａｎ  ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ）」要素について言及する場合、これは、１つより多くの付加的な要素が存在することを排除するものではない。
【００９３】
本発明をその特定の実施形態に関連して説明したが、上記の説明に鑑みて、当業者には、そうした実施形態の多くの代替物、修正物及び変形物が明らかであろう。本発明の実施形態は、全てのそのような代替物、修正物及び変形物を、添付の特許請求の広い範囲内に入るものとして包含することを意図している。
【符号の説明】
【００９４】
１００、１０１：無線周波数（ＲＦ）デバイス
１０２、２０１、２０２：接地面
１０３：第１の整合デバイス（ＲＦＩＣ）
１０４：伝送フィード（ストリップ線路）
１０５、２０４、２２１：対称型移行構造体
１０６：ブロードサイド結合ライン（ＢＣＬ）
１０６ａ、１０６ｂ、２０５、２２２：金属ライン
１０７：第２の整合デバイス
１０８：切頭縁部
２０６：中央部
２０７：ノッチ
２０８ａ、２０８ｂ、２０９、２２３ａ、２２３ｂ：ビア
３０１：第１のダイポール・アーム
３０２：第２のダイポール・アーム
３０３、３３３：非平面ダイポール・アンテナ
３０４、３０５：領域
３１１：誘電体基板
３３１：非平面ダイポール・アンテナの第１のアーム
３３２：非平面ダイポール・アンテナの第２のアーム
３３４：馬蹄状構造体
５００：メディア受信機
５０１：コンテンツ
５０２：メディア受信機インターフェース
５０３、５１２：プロセッサ
５０４、５１１：ベースバンド処理コンポーネント
５０５、５１０：位相アレイ・アンテナ
５０６、５０９：無線通信チャネル・インターフェース
５０７：無線通信リンク
５０８：圧縮モジュール
５１３：メディア・プレーヤ・インターフェース
５１４：メディア・プレーヤ
５１５：ディスプレイ
５１６：後処理モジュール
５２１、５２２：制御チャネル
５４０：送信デバイス
５４１：受信デバイス
５５０：通信システム
６００：送受信機
６０１、６１６：デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
６０２：デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）
６０３、６１３：混合器
６０４、６１４：局部発信器（ＬＯ）
６０５0-M、６１１0-N：移相器
６０６0-M：電力増幅器
６０７0-N、６１０0-N：アンテナ（アンテナ要素）
６０８、６１７：制御チャネル
６１２：中間周波数（ＩＦ）増幅器
６１５：アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）
６２０：位相アレイ・アンテナ
６４０：バック・チャネル
【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３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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