(57)【要約】【課題】容積及び消費電力をより小さくすることができ、且つ、対称な放射特性を得ることが可能な、バトラーマトリクス回路を提供する。【解決手段】４つの処理回路側端子と、４つのアンテナ側端子と、第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路とを備えるバトラーマトリクス回路を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの処理回路側端子と、
４つのアンテナ側端子と、
第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、
第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、
第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、
第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、
を備え、
前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されている、
バトラーマトリクス回路。
【請求項２】
前記第１から第４の９０°ハイブリットカプラと、前記第１及び第２の９０°遅延回路とは、基板上に設けられた伝送線路からなる、請求項１に記載のバトラーマトリクス回路。
【請求項３】
前記基板は、ガラス基板又はシリコン基板からなる、請求項２に記載のバトラーマトリクス回路。
【請求項４】
前記第３の９０°ハイブリットカプラと前記第３のアンテナ側端子との間に設けられた第１の１８０°遅延回路と、
前記第４の９０°ハイブリットカプラと前記第４のアンテナ側端子との間に設けられた第２の１８０°遅延回路と、
をさらに備える、請求項１に記載のバトラーマトリクス回路。
【請求項５】
１個又は複数のバトラーマトリクス回路と、
複数のアンテナからなるアレイアンテナと、
を備え、
前記各バトラーマトリクス回路は、
４つの処理回路側端子と、
４つのアンテナ側端子と、
第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、
第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、
第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、
第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、
を有し、
前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されており、
前記各アンテナは、前記各バトラーマトリクス回路の前記第１から第４のアンテナ側端子にそれぞれ接続される、
フェーズドアレイアンテナ。
【請求項６】
１個の前記バトラーマトリクス回路と、
当該バトラーマトリクス回路の前記第１から第４のアンテナ側端子にそれぞれ接続される４個の前記アンテナからなる前記アレイアンテナと、
を備える、請求項５に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項７】
前記４個のアンテナは２行２列に配列される、請求項６に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項８】
前記バトラーマトリクス回路は、
前記第３の９０°ハイブリットカプラと前記第３のアンテナ側端子との間に設けられた第１の１８０°遅延回路と、
前記第４の９０°ハイブリットカプラと前記第４のアンテナ側端子との間に設けられた第２の１８０°遅延回路と、
をさらに有する、
請求項７に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項９】
前記アレイアンテナにおいて、同一行又は同一列に配置された２つの前記アンテナが互いに１８０°反転した関係となる形状を持つことにより、前記第１及び第２の１８０°遅延回路が形成される、請求項８に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１０】
１行目１列目に配置され、前記第１のアンテナ側端子に接続された第１のアンテナと、２行目１列目に配置され、前記第３のアンテナ側端子に接続された第２のアンテナとは、互いに１８０°反転した関係となる形状を有し、
１行目２列目に配置され、前記第２のアンテナ側端子に接続された第３のアンテナと、２行目２列目に配置され、前記第４のアンテナ側端子に接続された第４のアンテナとは、互いに１８０°反転した関係となる形状を有する、
請求項９に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１１】
４個の前記バトラーマトリクス回路と、
前記各バトラーマトリクス回路の前記各アンテナ側端子にそれぞれ接続される１６個の前記アンテナからなる前記アレイアンテナと、
を備える、請求項５に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１２】
前記１６個のアンテナは４行４列に配列される、請求項１１に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１３】
前記アレイアンテナにおいて、
各列の偶数行に配置された前記アンテナが、同一列の奇数行に配置された前記アンテナを１８０°反転した形状を持つ、もしくは、
各行の偶数列に配置された前記アンテナが、同一行の奇数列に配置された前記アンテナを１８０°反転した形状を持つ、
請求項１２に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１４】
前記各バトラーマトリクス回路の前記第１の処理回路側端子は、第１の端子に接続され、
前記各バトラーマトリクス回路の前記第２の処理回路側端子は、第２の端子に接続され、
前記各バトラーマトリクス回路の前記第３の処理回路側端子は、第３の端子に接続され、
前記各バトラーマトリクス回路の前記第４の処理回路側端子は、第４の端子に接続され、
前記第１から第４の端子は、スイッチ回路を含む処理回路に接続されている、
請求項１１に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１５】
前記第１から第４の処理回路側端子は、それぞれ分配器を介して前記第１から第４の端子に接続される、請求項１４に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項１６】
互いに積層された、
バトラーマトリクス回路と、
複数のアンテナからなるアレイアンテナと、
スイッチ回路を含む処理回路と、
を備え、
前記バトラーマトリクス回路は、
４つの処理回路側端子と、
４つのアンテナ側端子と、
第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、
第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、
第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、
第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、
を有し、
前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されている、
フロントエンドモジュール。
【請求項１７】
互いに積層された第１及び第２の基板を備え、
前記バトラーマトリクス回路は、前記第１の基板の第１の面上に設けられ、
前記アレイアンテナは、前記第１の基板の第２の面上に設けられ、
前記処理回路は、前記第２の基板上に設けられる、
請求項１６に記載のフロントエンドモジュール。
【請求項１８】
前記バトラーマトリクス回路と前記各アンテナとは、前記第１の基板に設けられたビアによって電気的に接続される、請求項１７に記載のフロントエンドモジュール。
【請求項１９】
前記バトラーマトリクス回路と前記各アンテナとは、前記第１の基板に設けられたスロットによって電磁結合接続される、請求項１７に記載のフロントエンドモジュール。
【請求項２０】
請求項１に記載されたバトラーマトリクス回路を搭載した、無線通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バトラーマトリクス回路、フェーズドアレイアンテナ、フロントエンドモジュール及び無線通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化に向けた準備が進められている第５世代移動通信システム(５Ｇ)においては、伝送レートの大幅な向上のために、数１０ＧＨｚ程度の周波数を持つミリ波帯の信号を使用することが計画されている。ミリ波帯域の信号においては空間減衰が大きいことから、必要なアンテナゲインを得るために、第５世代移動通信システムにおいては、これまで主に基地局で用いられてきたフェーズドアレイアンテナを携帯端末に適用することが検討されている。なお、フェーズドアレイアンテナ及びそれに含まれる位相回路の一例としては、下記特許文献１に開示されているマトリクス回路及び当該回路を用いたフェーズドアレイアンテナを挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５７５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
携帯端末は、その携帯性を担保するために、その容積及び消費電力をより小さくすることが求められている。従って、携帯端末に搭載されるフェーズドアレイアンテナに対しては、対称な放射特性を有することのほかに、その容積及び消費電力をより小さくすることが求められる。【０００５】
そこで、本開示では、容積及び消費電力をより小さくすることができ、且つ、対称な放射特性を得ることが可能な、新規、且つ、改良されたバトラーマトリクス回路、フェーズドアレイアンテナ、フロントエンドモジュール及び無線通信端末を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、４つの処理回路側端子と、４つのアンテナ側端子と、第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、を備え、前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されている、バトラーマトリクス回路が提供される。【０００７】
また、本開示によれば、１個又は複数のバトラーマトリクス回路と、複数のアンテナからなるアレイアンテナと、を備え、前記各バトラーマトリクス回路は、４つの処理回路側端子と、４つのアンテナ側端子と、第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、を有し、前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されており、前記各アンテナは、前記各バトラーマトリクス回路の前記第１から第４のアンテナ側端子にそれぞれ接続される、フェーズドアレイアンテナが提供される。【０００８】
また、本開示によれば、互いに積層された、バトラーマトリクス回路と、複数のアンテナからなるアレイアンテナと、スイッチ回路を含む処理回路と、を備え、前記バトラーマトリクス回路は、４つの処理回路側端子と、４つのアンテナ側端子と、第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、を有し、前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されている、フロントエンドモジュールが提供される。【０００９】
さらに、本開示によれば、前記バトラーマトリクス回路を搭載した、無線通信端末が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、容積及び消費電力をより小さくすることができ、且つ、対称な放射特性を得ることが可能な、バトラーマトリクス回路、フェーズドアレイアンテナ、フロントエンドモジュール及び無線通信端末を提供することが可能である。【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第１の実施形態に係るフロントエンドブロック３００の構成例を概略的に示す回路図である。
【図２】同実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００の構成図である。
【図３】９０°ハイブリットカプラ１０２の構成図である。
【図４】同実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００の各出力ポートに出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【図５】同実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００を適用したフェーズドアレイアンテナ２００に出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【図６】同実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００において、入力ポートＡ２及びＡ３に入力信号が入力された場合の放射特性のシミュレーション結果である。
【図７】同実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００において、入力ポートＡ１及びＡ４に入力信号が入力された場合の放射特性のシミュレーション結果である。
【図８】放射特性のシミュレーション結果を説明するための説明図である。
【図９】比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０における、Φ方向の円周上の放射特性のシミュレーション結果である。
【図１０】同実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００における、Φ方向の円周上の放射特性のシミュレーション結果である。
【図１１】同実施形態のフェーズドアレイアンテナ２００と比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０との放射特性のシミュレーション結果の比較を説明するための説明図である。
【図１２】本開示の第２の実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の第１の層５０２の構成例を示すレイアウト図である。
【図１３】同実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の第２の層５０４の構成例を示すレイアウト図である。
【図１４】同実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の第３の層５０６の構成例を示すレイアウト図である。
【図１５】同実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の構成例を示す断面図である。
【図１６】同実施形態に係るビア５１０によるパッチアンテナ５０８への給電方法を説明するための説明図である。
【図１７】同実施形態に係るスロット５３２によるパッチアンテナ５０８への給電方法を説明するための説明図である。
【図１８】本開示の第３の実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａの構成図である。
【図１９】同実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａを適用したフェーズドアレイアンテナ２００ａに出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【図２０】本開示の第４の実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ｂの構成図である。
【図２１】同実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ｂを適用したフェーズドアレイアンテナ２００ｂに出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【図２２】比較例に係るバトラーマトリクス回路６００の構成図である。
【図２３】比較例に係るバトラーマトリクス回路６００の各出力ポートに出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【図２４】比較例に係るバトラーマトリクス回路６００を適用したフェーズドアレイアンテナ６５０に出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【図２５】サーバ７００の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２６】ｅＮＢ８００の概略的な構成の第１の例を示すブロック図である。
【図２７】ｅＮＢ８３０の概略的な構成の第２の例を示すブロック図である。
【図２８】スマートフォン９００の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２９】カーナビゲーション装置９２０の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３０】車両制御システム７０００の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３１】車外情報検出部７４２０及び撮像部７４１０の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
また、本明細書および図面において、実質的に同一または類似の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なる数字を付して区別する場合がある。ただし、実質的に同一または類似の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。また、異なる実施形態の類似する構成要素については、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合がある。ただし、類似する構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
【００１５】
また、以下の説明で参照される図面は、本開示の一実施形態の説明とその理解を促すための図面であり、わかりやすくするために、図中に示される形状や寸法、比などは実際と異なる場合がある。さらに、図中に示される回路等は、以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１６】
以下の説明においては、モジュールを構成する積層上の電極等の形状の表現は、幾何学的に定義される形状だけを意味するものではなく、アンテナ等の特性を確保する上で許容される程度の違い等がある場合やその形状に類似する形状をも含む。
【００１７】
さらに、以下の回路構成の説明においては、特段のことわりがない限りは、「接続」とは、複数の要素の間を電気的に接続することを意味する。さらに、以下の説明における「接続」には、複数の要素を直接的に、且つ、電気的に接続する場合だけでなく、他の要素を介して間接的に接続する場合も含む。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本発明者が本開示に係る実施形態を創作するに至る背景
１．１  フェーズドアレイアンテナ
１．２  比較例に係るバトラーマトリクス回路
２．第１の実施形態
２．１  フロントエンドブロック
２．２  バトラーマトリクス回路
２．３  フェーズドアレイアンテナ
２．４  放射特性
３．第２の実施形態
３．１  フロントエンドモジュール
３．２  給電方法
４．第３の実施形態
５．第４の実施形態
６．応用例
６．１  無線通信
６．１．１．  制御エンティティに関する応用例
６．１．２．  基地局に関する応用例
６．１．３．  携帯端末に関する応用例
６．２  車両制御システム
７．まとめ
８．補足
【００１９】
＜＜１．本発明者が本開示に係る実施形態を創作するに至る背景＞＞
次に、本開示に係る実施形態の詳細を説明する前に、本発明者が本開示に係る実施形態を創作するに至る背景について説明する。
【００２０】
＜１．１  フェーズドアレイアンテナ＞
先に説明したように、第５世代移動通信システムにおいては、伝送レートの大幅な向上のために、数１０ＧＨｚ程度の周波数を持つミリ波帯の信号を使用することが計画されている。ミリ波帯域の信号は、直進性が高く（従って、指向性が高くなる）、空間減衰が大きいことから、必要なアンテナゲインを得るために、これまで主に基地局で用いられてきたフェーズドアレイアンテナを携帯端末に適用することが検討されている。
【００２１】
フェーズドアレイアンテナは、複数のアンテナを有し、各アンテナの間の位相差を制御することで、フェーズドアレイアンテナの指向性を変化させることができる。従って、フェーズドアレイアンテナであれば、空間減衰が大きなミリ波帯の信号であっても、特定の方向から信号を効率よく捕捉することができ、且つ、効率よく特定の方向に放射することができることから、必要なアンテナゲインを確保することができる。
【００２２】
フェーズドアレイアンテナの構成要素の１つである移相回路には、ディレイラインや容量を切り替えることで位相を制御する、回路及び制御装置からなるフェイズシフタ（移相器）が使われることが一般的である。例えば、上記フェイズシフタを用いた場合には、フェーズドアレイアンテナに含まれる各アンテナに、フェイズシフタや、当該フェイズシフタを制御するためのドライバ回路を設ける必要がある。従って、この場合、フェーズドアレイアンテナに係るブロックの回路規模が大きくなることを避けることが難しい。
【００２３】
ところで、先に説明したように、携帯端末は、その携帯性を担保するために、その容積及び消費電力をより小さくすることが求められていることから、携帯端末に搭載されるフェーズドアレイアンテナに対しても、容積及び消費電力をより小さくすることが求められる。従って、このような状況において、フェーズドアレイアンテナに係るブロックの回路規模が大きくなることは好ましいものではない。
【００２４】
そこで、このような状況を鑑みて、本発明者は、フェーズドアレイアンテナに用いる移相回路として、９０°ハイブリッドカプラを組み合わせたバトラーマトリクス回路を用いることを着想した。バトラーマトリクス回路とは、入力側のポートを切り替えることで、所定の間隔の位相差をもつ信号を複数の出力側ポートに出力させることができる回路であり、ディバイダと、フェイズシフタとの両者の機能を併せ持つ回路である。当該バトラーマトリクス回路は、パッシブ回路であり、入力ポートを切り替えるスイッチと組み合わせることで、フェーズドアレイアンテナ用移相回路を実現できる。従って、バトラーマトリクス回路を用いることは、フェーズドアレイアンテナの小型化、及び、低消費化をはかろうとする際に有益である。
【００２５】
＜１．２  比較例に係るバトラーマトリクス回路＞
上述のような着想に基づき、本発明者は、携帯端末に搭載するフェーズドアレイアンテナに適用するバトラーマトリクス回路について鋭意検討を重ねた。以下に、本発明者が検討した比較例に係るバトラーマトリクス回路６００について、図２２から図２４を参照して説明する。図２３は、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００の構成図である。また、図２４は、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００の各出力ポートに出力される信号の位相の一例を説明する説明図であり、図２５は、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００を適用したフェーズドアレイアンテナ６５０に出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。なお、ここで比較例とは、本発明者が、本開示に係る実施形態を創作するまで鋭意検討を続けていたバトラーマトリクス回路６００のことを意味する。
【００２６】
図２２に示すように、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００は、４個の入力ポートＡ１〜Ａ４、４個の出力ポートＢ１〜Ｂ４、４個の９０°ハイブリッドカプラ１０２ａ〜１０２ｄ、及び、２個の４５°遅延回路６０２ａ、６０２ｂを有する。詳細には、入力ポートＡ１と出力ポートＢ１との間には、９０°ハイブリッドカプラ１０２ａと、４５°遅延回路６０２ａと、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂとが設けられている。入力ポートＡ２と出力ポートＢ２との間には、９０°ハイブリッドカプラ１０２ａと、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄとが設けられている。入力ポートＡ３と出力ポートＢ３との間には、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｃと、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂとが設けられている。さらに、入力ポートＡ４と出力ポートＢ４との間には、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｃと、４５°遅延回路６０２ｂと、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄとが設けられている。
【００２７】
２つの４５°遅延回路６０２ａ、６０２ｂは、入力された信号の位相を４５°だけ遅延させる回路である。また、９０°ハイブリッドカプラ１０２ａ〜１０２ｄの詳細構成については後述するが、９０°ハイブリッドカプラ１０２ａ〜１０２ｄは、２個の入力側ポートと２個の出力側ポートとを有する。当該９０°ハイブリッドカプラ１０２においては、１個の入力側ポートに入力された信号は、２個の出力側ポートに等しく分配される（すなわち、各出力側ポートにおける出力信号の電力は、入力信号の１／２の電力となる）。さらに、当該９０°ハイブリッドカプラ１０２においては、一方の出力側ポートにおける出力信号は、入力信号に対して９０°位相がずれて出力される。加えて、他方の出力側ポートにおける出力信号は、一方の出力側ポートにおける出力信号に対して９０°位相がずれて出力される。
【００２８】
このような比較例に係るバトラーマトリクス回路６００においては、各出力ポートＢ１〜Ｂ４に出力される信号の位相は、図２３に示されるような値となる。具体的には、当該バトラーマトリクス回路６００の入力ポートＡ１に入力信号が入力された場合には、各出力ポートＢ１〜Ｂ４から出力される出力信号の位相は、４５°、９０°、１３５°、１８０°となる。当該バトラーマトリクス回路６００の入力ポートＡ２に入力信号が入力された場合には、各出力ポートＢ１〜Ｂ４から出力される出力信号の位相は、１３５°、０°、−１３５°、−２７０°となる。すなわち、図２３からわかるように、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００においては、各出力ポートＢ１〜Ｂ４から同時に出力される出力信号間の各位相差は等間隔となっている。さらに、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００においては、入力信号が入力される入力ポートＡ１〜Ａ４に応じて、±４５°、±１３５°の位相差を持つ４分配された出力信号が各出力ポートＢ１〜Ｂ４から出力されることとなる。
【００２９】
しかしながら、本発明者が検討を重ねたところ、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００を２行２列のフェーズドアレイアンテナ６５０に適用した場合には、対称な放射特性を得ることができないことが分かった。詳細には、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００は、各出力ポートＢ１〜Ｂ４の出力信号の位相を等間隔でシフトさせるものであるため、１列に並んだアンテナを有するフェーズドアレイアンテナには有効である。しかしながら、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００を、２行２列といった、複数行、複数列に並んだ複数のアンテナを有するフェーズドアレイアンテナ６５０に適用した場合には、対称な放射特性を得ることができない場合があることが分かった。
【００３０】
ここで、例えば、図２４の左側に示すような、２行２列に４個のアンテナ２０２ａ〜２０２ｄが並んだフェーズドアレイアンテナ６５０に、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００を適用する場合を考える。なお、当該フェーズドアレイアンテナ６５０においては、図２４の左側に示されるように、左上に位置するアンテナ２０２ａは、バトラーマトリクス回路６００の出力ポートＢ１に接続され、右上に位置するアンテナ２０２ｂは出力ポートＢ２に接続されるものとする。さらに、当該フェーズドアレイアンテナ６５０においては、左下に位置するアンテナ２０２ｃは出力ポートＢ３に接続され、右下に位置するアンテナ２０２ｄは出力ポートＢ４に接続されるものとする。
【００３１】
そして、このようなフェーズドアレイアンテナ６５０においては、各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄに出力される信号の位相は、図２４に示されるような値となる。具体的には、当該バトラーマトリクス回路６００の入力ポートＡ１に信号が入力された場合には、図２４の左から２番目に示されるように、左上、右上、左下、右下の各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄから出力される出力信号は、４５°、９０°、１３５°、１８０°となる。また、当該バトラーマトリクス回路６００の入力ポートＡ２に信号が入力された場合には、図２４の左から３番目に示されるように、左上、右上、左下、右下の各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄから出力される出力信号は、１３５°、０°、−１３５°、−２７０°となる。
【００３２】
すなわち、２行２列に４個のアンテナ２０２ａ〜２０２ｄが並んだフェーズドアレイアンテナ６５０に、比較例に係るバトラーマトリクス回路６００を適用した場合、４個のアンテナ２０２ａ〜２０２ｄにおいて、行方向、列方向共に位相が変化し、且つ、隣り合うアンテナ２０２間での位相差が４５°、１３５°と変化する。その結果、当該フェーズドアレイアンテナ６５０においては、入力信号を入力する入力ポートＡ１〜Ａ４を切り替えることで、フェーズドアレイアンテナ６５０の放射角が、水平軸方向及び垂直軸方向において同時に変化してしまうこととなる。従って、このような場合、入力ポートＡ１〜Ａ４の切り替えによってフェーズドアレイアンテナ６５０がカバーすることができる放射特性が一様にならず、すなわち、非対称となり、放射特性が弱い領域を生じてしまうことを避けることができなくなる。なお、比較例に係る放射特性の詳細については、本開示の実施形態の放射特性との比較とともに、後述する。
【００３３】
上述のような現象を避けるためには、フェーズドアレイアンテナ６５０の放射角を垂直軸方向、水平軸方向についてそれぞれ独立して制御するようにすることが考えられる。しかしながら、このような制御を行うためには、スイッチ等の切り替え機構をフェーズドアレイアンテナ６５０に係るブロックに追加する必要があり、その結果、フェーズドアレイアンテナ６５０に係るブロックの回路規模が大きくなることとなる。
【００３４】
そこで、本発明者は、上述のような検討を踏まえ、フェーズドアレイアンテナに係るブロックの容積及び消費電力をより小さくすることができ、且つ、フェーズドアレイアンテナが対称な放射特性を得ることが可能なバトラーマトリクス回路を創作するに至った。以下に、本発明者が創作した本開示の実施形態に係るバトラーマトリクス回路の詳細を順次説明する。
【００３５】
＜＜２．第１の実施形態＞＞
＜２．１  フロントエンドブロック＞
まずは、本開示の実施形態に係るフロントエンドブロック３００について、図１を参照して説明する。図１は、本開示の第１の実施形態に係るフロントエンドブロック３００の構成例を概略的に示す回路図である。当該フロントエンドブロック３００は、携帯端末（図示省略）等に搭載され、信号を受信して内部の処理回路部（図示省略）に出力したり、当該処理回路部からの信号を外部へ発信したりすることができる。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態に係るフロントエンドブロック３００は、後述するバトラーマトリクス回路１００と、複数のアンテナ２０２からなるフェーズドアレイアンテナ２００と、信号の経路を切り替えるスイッチ（スイッチ回路）３０２ａ、３０２ｂと、ノイズ信号を除去するフィルタ３０４ａ、３０４ｂと、ＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）（処理回路）３０６と、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）（処理回路）３０８とを有する。なお、本実施形態に係るフロントエンドブロック３００は、図１に示す要素を全て含んでいなくてもよく、少なくとも、バトラーマトリクス回路１００と、フェーズドアレイアンテナ２００とが含まれていればよい。また、当該フロントエンドブロック３００に含まれるバトラーマトリクス回路１００及びフェーズドアレイアンテナ２００の詳細については、後述する。
【００３７】
詳細には、スイッチ３０２ａは、バトラーマトリクス回路１００の入力ポートに接続される。スイッチ３０２ａは、バトラーマトリクス回路１００の入力ポートを切り替えるためのスイッチであり、例えば、単極４投（ＳＰ４Ｔ）スイッチからなり、フェーズドアレイアンテナ２００の指向性（ビーム方向）を切り替えることができる。また、スイッチ３０２ａと接続されるスイッチ３０２ｂは、入出力信号を切り替えるためのスイッチであり、例えば、単極２投（ＳＰＤＴ）スイッチからなる。
【００３８】
フェーズドアレイアンテナ２００で受信された信号は、バトラーマトリクス回路１００と、スイッチ３０２ａと、スイッチ３０２ｂと、フィルタ３０４ａとを通過し、フィルタ３０４ａと接続されたＬＮＡ３０６で増幅される。さらに、増幅された信号は、携帯端末内部の処理回路ユニット（図示省略）で処理されることとなる。
【００３９】
一方、携帯端末内部の処理回路ユニット（図示省略）から出力された信号は、ＰＡ３０８で増幅され、フィルタ３０４ｂと、スイッチ３０２ｂと、スイッチ３０２ａと、バトラーマトリクス回路１００とを通過し、フェーズドアレイアンテナ２００から放射される。さらに、放射された信号は、基地局（図示省略）で受信されることとなる。
【００４０】
なお、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００は、後述するように伝送線路から構成することができることから、フェイズシフタ（移相器）等の部品を用いた場合に比べて、透過損失が少ない。従って、バトラーマトリクス回路１００を用いたフェーズドアレイアンテナ２００においては、効果的にフェーズドアレイアンテナ２００から高い電力の信号を出力することができ、高い電力の信号を上記処理回路ユニットへ伝送することができる。その結果、上述のＬＮＡ３０６及びＰＡ３０８が低い特性を持つものであっても許容して、使用することができ、これら部品のコストが下がることが見込まれることから、ひいてはフロントエンドブロック３００の製造コストの増加を抑えることができる。
【００４１】
＜２．２  バトラーマトリクス回路＞
次に、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路を、図２から図４を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００の構成図である。図３は、９０°ハイブリットカプラ１０２の構成図である。さらに、図４は、実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００の各出力ポートに出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【００４２】
図２に示すように、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００は、４個の入力ポート（処理回路側端子）Ａ１〜Ａ４、４個の出力ポート（アンテナ側端子）Ｂ１〜Ｂ４、４個の９０°ハイブリッドカプラ１０２ａ〜１０２ｄ、２つの９０°遅延回路１０４ａ、１０４ｂ、及び、２個の１８０°遅延回路１０６ａ、１０６ｂを有する。
【００４３】
詳細には、バトラーマトリクス回路１００においては、９０°ハイブリッドカプラ１０２ａ（第１の９０°ハイブリットカプラ）は、入力ポートＡ１、Ａ２（第１及び第２の処理回路側端子）と接続され、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｃ（第２の９０°ハイブリットカプラ）は、入力ポートＡ３、Ａ４（第３及び第４の処理回路側端子）と接続され、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂ（第３の９０°ハイブリットカプラ）は、出力ポートＢ１、Ｂ３（第１及び第３のアンテナ側端子）と接続され、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄ（第４の９０°ハイブリットカプラ）は、出力ポートＢ２、Ｂ４（第２及び第４のアンテナ側端子）と接続される。さらに、バトラーマトリクス回路１００においては、９０°ハイブリッドカプラ１０２ａと９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂとの間には、９０°遅延回路１０４ａ（第１の９０°遅延回路）が設けられており、９０°ハイブリッドカプラ１０２ａと９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄとの間には、９０°遅延回路１０４ｂ（第２の９０°遅延回路）が設けられている。加えて、バトラーマトリクス回路１００においては、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂと出力ポートＢ３との間には、１８０°遅延回路１０６ａ（第１の１８０°遅延回路）が設けられており、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄと出力ポートＢ４とに間には、１８０°遅延回路１０６ｂ（第２の１８０°遅延回路）が設けられている。また、９０°ハイブリットカプラ１０２ｃは、９０°ハイブリットカプラ１０２ｂと９０°ハイブリットカプラ１０２ｄとに直接的に接続されている。
【００４４】
なお、後述するように、本実施形態においては、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂと出力ポートＢ３との間に、１８０°遅延回路１０６ａを設け、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄと出力ポートＢ４とに間に、１８０°遅延回路１０６ｂを設けることに限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、１８０°遅延回路１０６ａ、１０６ｂと同様に機能する要素を設けた場合には、１８０°遅延回路１０６ｂを設けなくてもよい。また、本実施形態においては、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂと出力ポートＢ３との間、及び、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄと出力ポートＢ４との間の代わりに、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｂと出力ポートＢ１との間、及び、９０°ハイブリッドカプラ１０２ｄと出力ポートＢ２との間に、それぞれ１８０°遅延回路１０６ａ、１０６ｂを設けてもよい。
【００４５】
２個の９０°遅延回路１０４ａ、１０４ｂは、入力された入力信号の位相を９０°だけ遅延させる回路である。また、２個の１８０°遅延回路１０６ａ、１０６ｂは、入力された入力信号の位相を１８０°だけ遅延させる回路である。これら遅延回路１０４ａ、１０４ｂ、１０６ａ、１０６ｂは、例えば、電子部品であってもよく、所定の長さ（電気長）を有する伝送線路であってもよい。
【００４６】
次に、図３を参照して、上述の９０°ハイブリッドカプラ１０２ａ〜１０２ｄを説明する。９０°ハイブリッドカプラ１０２は、図３に示すように、４個のポートＰ１〜Ｐ４と、インピーダンスＺ０（例えばインピーダンスＺ０は５０Ωであるとする）を持つ伝送線路１１０ａ、１１０ｂと、インピーダンスＺ０／√２を持つ伝送線路１１２ａ、１１２ｂとを有する。これらポートＰ１〜Ｐ４及び伝送線路１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂは、図３に示すように、対称な関係になるように配置され、且つ、接続されている。なお、これら伝送線路１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂの電気長は、λ／４に設定されている（なお、伝送線路１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂで伝送される信号の波長をλとする）。
【００４７】
このような９０°ハイブリッドカプラ１０２のポートＰ１に入力信号を入力した場合には、ポートＰ４からは信号は出力されず、ポートＰ２からは、上記入力信号に対して、１／２の電力を持ち、位相が９０°ずれた出力信号が出力される。さらに、ポートＰ３からは、ポートＰ２の出力信号に対して、同一の電力を持ち、位相が９０°ずれた出力信号が出力される。また、ポートＰ４に入力信号を入力した場合には、ポートＰ１からは信号は出力されず、ポートＰ３からは、上記入力信号に対して、１／２の電力を持ち、位相が９０°ずれた出力信号が出力される。さらに、ポートＰ２からは、ポートＰ３の出力信号に対して、同一の電力を持ち、位相が９０°ずれた出力信号が出力される。
【００４８】
このような本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００においては、各出力ポートＢ１〜Ｂ４に出力される信号の位相は、図４に示されるような値となる。具体的には、当該バトラーマトリクス回路１００の入力ポートＡ１に信号が入力された場合には、各出力ポートＢ１〜Ｂ４から出力される出力信号の位相は、９０°、１８０°、０°、９０°となる。また、当該バトラーマトリクス回路１００の入力ポートＡ２に信号が入力された場合には、各出力ポートＢ１〜Ｂ４から出力される出力信号の位相は、１８０°、９０°、９０°、０°となる。従って、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００の出力ポートＢ１〜Ｂ４においては、２つの同位相の信号と、当該信号に対して＋９０°、−９０°の位相差を持つ信号との組み合わせとなり、上述した比較例に係るバトラーマトリクス回路６００とは、異なる結果となる。
【００４９】
なお、先に説明したように、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００は、パッシブ回路であり、入力ポートＡ１〜Ａ４を切り替えるスイッチと組み合わせることで、後述するフェーズドアレイアンテナ２００の移相回路を実現することができる。従って、本実施形態においては、上述したバトラーマトリクス回路１００を用いることにより、シンプルな構成とすることができることから、フェーズドアレイアンテナ２００に係るブロックの小型化、及び、低消費化が可能となる。
【００５０】
また、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００は、後述するように伝送線路から構成することができることから、フェイズシフタ等の部品を用いた場合に比べて、透過損失が少ない。従って、バトラーマトリクス回路１００を用いたフェーズドアレイアンテナ２００においては、部品を使用しないことにより、製造コストの増加を抑えることができるばかりでなく、フェーズドアレイアンテナ２００の信号出力を効果的に上げることができる。
【００５１】
なお、上記バトラーマトリクス回路１００においては、入力信号が入力されるポートを入力ポートＡ１〜Ａ４とし、出力信号が出力されるポートを出力ポートＢ１〜Ｂ４としているが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。従って、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００においては、出力ポートＢ１〜Ｂ４に入力信号が入力され、入力ポートＡ１〜Ａ４から出力信号が出力されてもよい。言い換えると、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００においては、入力ポートＡ１〜Ａ４は、処理回路側に配置され、接続されるポートであり、出力ポートＢ１〜Ｂ４は、フェーズドアレイアンテナ２００側に配置され、接続されるポートであると言える。
【００５２】
＜２．３  フェーズドアレイアンテナ＞
次に、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００が適用されたフェーズドアレイアンテナ２００について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００を適用したフェーズドアレイアンテナ２００に出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【００５３】
本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００は、例えば、図５の左側に示すような、２行２列に４個のアンテナ２０２ａ〜２０２ｄが並んだフェーズドアレイアンテナである。詳細には、当該フェーズドアレイアンテナ２００においては、図５の左側に示されるように、左上に位置するアンテナ２０２ａは、バトラーマトリクス回路１００の出力ポートＢ１に接続され、右上に位置するアンテナ２０２ｂは出力ポートＢ２に接続され、左下に位置するアンテナ２０２ｃは出力ポートＢ３に接続され、右下に位置するアンテナ２０２ｄは出力ポートＢ４に接続されるものとする。
【００５４】
そして、このようなフェーズドアレイアンテナ２００においては、各アンテナに出力される信号の位相は、図５に示されるような値となる。具体的には、当該バトラーマトリクス回路１００の入力ポートＡ１に入力信号が入力された場合には、図５の左から２番目に示されるように、左上、右上、左下、右下の各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄから出力される出力信号の位相は、９０°、１８０°、０°、９０°となる。また、当該バトラーマトリクス回路１００の入力ポートＡ２に信号が入力された場合には、図５の左から３番目に示されるように、左上、右上、左下、右下の各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄから出力される出力信号の位相は、１８０°、９０°、９０°、０°となる。なお、入力信号が入力されていない場合の入力ポートＡ１〜Ａ４は、オープンであっても、グランド電位と接続されていてもよい。
【００５５】
図５からわかるように、本実施形態においては、どの入力ポートＡ１〜Ａ４に入力信号が入力される場合であっても、各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄから出力される出力信号の位相は、順次９０°ずつシフトしたものとなる。さらに、本実施形態においては、入力信号を入力する入力ポートＡ１〜Ａ４を切り替えるごとに、１８０°シフトした位相関係になる方向（図中矢印で表現されている）が、右上、左上、右下、左下の４つの方向に切り替わることとなる。従って、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００は、互いに対称な関係にある４個の方向の指向性を持つことができる。
【００５６】
＜２．４  放射特性＞
次に、上述の本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００における放射特性のシミュレーション結果を図６及び図７を参照して説明する。図６は、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００において、入力ポートＡ２及びＡ３に入力信号が入力された場合の放射特性のシミュレーション結果である。また、図７は、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００において、入力ポートＡ１及びＡ４に入力信号が入力された場合の放射特性のシミュレーション結果である。なお、図６及び図７の下側には、フェーズドアレイアンテナ２００における各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄの位置、当該各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄと出力ポートＢ１〜Ｂ４との接続関係、及び、放射特性のシミュレーション結果における９０°〜−９０°の範囲が模式的に示されている。詳細には、各図の放射特性のシミュレーション結果における９０°〜−９０°の範囲を示す円弧状の矢印は、該当する図の下側に示された円弧状の矢印に対応する。
【００５７】
図６に示されるように、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００において、入力ポートＡ２及び入力ポートＡ３に所定の周波数の入力信号が入力された場合の放射パターンは、それぞれアンテナ２０２ｄとアンテナ２０２ａとを結ぶ対角線の方向にピークを持つ。また、図７に示されるように、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００において、入力ポートＡ１及び入力ポートＡ４に所定の周波数の入力信号が入力された場合の放射パターンは、それぞれアンテナ２０２ｃとアンテナ２０２ｂとを結ぶ対角線の方向にピークを持つ。すなわち、シミュレーション結果からわかるように、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００においては、各入力ポートＡ１〜Ａ４に入力信号が入力された場合、フェーズドアレイアンテナ２００の基板平面の対角線方向にピークを持つ、互いに対称な放射特性を得ることができる。
【００５８】
次に、図８から図１１を参照して、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００における、Φ方向の円周上の放射特性のシミュレーション結果を説明する。図８は、放射特性のシミュレーション結果を説明するための説明図である。なお、図８の下側には、フェーズドアレイアンテナ２００における各アンテナ２０２ａ〜２０２ｄと出力ポートＢ１〜Ｂ４との接続関係が模式的に示されている。図９は、比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０における、Φ方向の円周上の放射特性のシミュレーション結果である。図１０は、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００における、Φ方向の円周上の放射特性のシミュレーション結果である。さらに、図１１は、本実施形態のフェーズドアレイアンテナ２００と比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０との放射特性のシミュレーション結果の比較を説明するための説明図である。
【００５９】
図８に示すように、以下に説明する放射特性のシミュレーション結果は、フェーズドアレイアンテナの基板４００の正面方向（平面に対して垂直な方向）４０２から３０°(θ＝３０°)傾いた軸４０４を、当該正面方向を中心軸として回転させた場合に得られるΦ方向の円周上の放射特性に対応する。
【００６０】
まずは、図９に示される、比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０における、Φ方向の円周上の放射特性のシミュレーション結果を説明する。図９からわかるように、比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０においては、入力ポートＡ２及び入力ポートＡ３に所定の周波数の入力信号が入力された場合、中心から対角線上に延びるピークまでの長さが、入力ポートＡ１及び入力ポートＡ４に所定の周波数の入力信号が入力された場合と比べて小さくなっている。すなわち、比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０においては、入力ポートＡ２及び入力ポートＡ３に所定の周波数の入力信号が入力された場合は、入力ポートＡ１及び入力ポートＡ４に所定の周波数の入力信号が入力された場合と比べて、放射される信号が弱くなっている。
【００６１】
次に、図１０に示される、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００における、Φ方向の円周上の放射特性のシミュレーション結果を説明する。図１０からわかるように、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００においては、いずれの入力ポートＡ１〜Ａ４に所定の周波数の入力信号を入力した場合であっても、互いに対称な放射特性を示す。すなわち、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００においては、全方向に亘り、対称、且つ、均一な良好な放射特性を得られることがわかった。
【００６２】
本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００と比較例に係るフェーズドアレイアンテナ６５０とは、放射特性のピークの方向（角度）が異なるため、ピークの方向を合わせるようにしてそれぞれの放射特性の結果を重ねて示したものが、図１１となる。図１１においては、比較例の結果を実線で示し、本実施形態の結果を破線で示している。図１１からわかるように、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００は、比較例と比べて、入力ポートＡ２及び入力ポートＡ３に入力信号が入力された場合における放射特性が向上している。
【００６３】
以上のように、本実施形態によれば、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００を用いることにより、フェーズドアレイアンテナ２００に係るブロックの容積及び消費電力をより小さくすることができ、且つ、対称な放射特性を得ることが可能となる。
【００６４】
＜＜３．第２の実施形態＞＞
＜３．１  フロントエンドモジュール＞
次に、図１２から図１７を参照して、上述した本開示の第１の実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００を用いたフロントエンドモジュール５００の構成例を、本開示の第２の実施形態として説明する。図１２は、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の第１の層５０２の構成例を示すレイアウト図であり、図１３は、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の第２の層５０４の構成例を示すレイアウト図であり、図１４は、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の第３の層５０６の構成例を示すレイアウト図である。図１５は、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００の構成例を示す断面図である。図１６は、本実施形態に係るビア５１０によるパッチアンテナ５０８への給電方法を説明するための説明図である。図１７は、本実施形態に係るスロット５３２によるパッチアンテナ５０８への給電方法を説明するための説明図である。
【００６５】
後述する図１５に示されるように、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００は、図１２から図１４に示される第１から第３の層５０２、５０４、５０６の３個の層が互いに積層されることによる構成される。また、これらの層５０２、５０４、５０６のそれぞれには、後述するように複数のパッチアンテナ（アンテナ）５０８からなるアレイアンテナと、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００と、スイッチ回路等を含む処理回路とが設けられている。
【００６６】
当該層５０２、５０４、５０６は、樹脂製基板に配線等が形成されたプリント（ＰＣＢ）基板や、セラミックス基板、シリコン基板、又は、ガラス基板からなる。なお、高誘電性の基板においては波長短縮効果が期待することができることから、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００に高誘電性基板を用いることにより、基板の面積及びモジュールの容積を小さくすることができる。例えば、本実施形態においては、比誘電率７〜９の基板を用いることができる。また、シリコン基板やガラス基板は、熱耐性や高い硬度を持っていることから、半導体製造プロセス技術を適用して配線等の加工を行うことができる。従って、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００にシリコン基板又はガラス基板を用いることにより、より微細な伝送線路等の加工を高精度に行うことが可能となる。
【００６７】
まず、図１２に示すように、正方形状の基板からなる第１の層５０２の上には、４個の正方形状の電極からなるパッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄが２行２列に配置されている。各パッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄは、同一の形状及び同一の大きさを持ち、第１の層５０２の中心を対象点として点対称となるように配置されている。なお、本実施形態においては、フロントエンドモジュール５００の放射特性が、対称、且つ、均一になるように、各パッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄは、対称になるように精度よく配置されていることが好ましい。
【００６８】
また、各パッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄは、後述する第２の層５０４に設けられたバトラーマトリクス回路１００の各出力ポートＢ１〜Ｂ４と接続されるビア５１０ａ〜５１０ｄをそれぞれ有する。詳細には、図１２においては、１行目１列目に配置されたパッチアンテナ５０８ａ（第１のアンテナ）は、バトラーマトリクス回路１００の出力ポートＢ１（第１のアンテナ側端子）に接続され、２行目１列目に配置されたパッチアンテナ５０８ｃ（第２のアンテナ）は、バトラーマトリクス回路１００の出力ポートＢ３（第３のアンテナ側端子）に接続されている。さらに、１行目２列目に配置されたパッチアンテナ５０８ｂ（第３のアンテナ）は、バトラーマトリクス回路１００の出力ポートＢ２（第１のアンテナ側端子）に接続され、２行目２列目に配置されたパッチアンテナ５０８ｄ（第４のアンテナ）は、バトラーマトリクス回路１００の出力ポートＢ４（第４のアンテナ側端子）に接続される。
【００６９】
また、図１２においては、同一列に配置された２個のパッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄにおいて互いに１８０°反転した位置関係になるように、ビア５１０ａ〜５１０ｄが設けられている。このようにビア５１０ａ〜５１０ｄを設けることにより、同一列に配置された２個のパッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄは、互いに１８０°反転した形状を持つこととなる。具体的には、１行目１列目に配置されたパッチアンテナ５０８ａのビア５１０ａと、２行目１列目に配置されたパッチアンテナ５０８ｃのビア５１０ｃとは、互いに１８０°反転した関係となる位置に配置されている。また、１行目２列目に配置されたパッチアンテナ５０８ｂのビア５１０ｂと、２行目２列目に配置されたパッチアンテナ５０８ｄのビア５１０ｄとは、互いに１８０°反転した関係となる位置に配置されている。このように、ビア５１０ａ〜５１０ｄを配置することにより、バトラーマトリクス回路１００におけるビア５１０ａ〜５１０ｄまでの伝送線路が、バトラーマトリクス回路１００の１８０°遅延回路１０６ａ、１０６ｄとして機能することとなる。
【００７０】
なお、本実施形態においては、ビア５１０ａ〜５１０ｄを図１２に示すように設けることに限定されるものではなく、例えば、同一行に配置された２つのパッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄにおいて互いに１８０°反転した位置関係になるように、ビア５１０ａ〜５１０ｄが設けられていてもよい。もしくは、本実施形態においては、全てのパッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄにおいて同一の位置にビア５１０ａ〜５１０ｄが設けられていてもよい。後者の場合、後述する第２の層５０４に設けられるバトラーマトリクス回路１００において、１８０°遅延回路１０６ａ、１０６ｄとして機能する要素を設けてもよい。
【００７１】
また、図１３に示すように、第１の層５０２と同様に、正方形状の基板からなる第２の層５０４の上には、クロスオーバのない伝送線路からなる、バトラーマトリクス回路１００が設けられている。伝送線路の線幅は、使用する信号の波長（周波数）や使用する基板の誘電率に応じて変化させることができるが、例えば、数１００μｍ程度となる。
【００７２】
具体的には、図１３に示すように、第２の層５０４の中心に対して、９０°ハイブリットカプラ１０２ｂと９０°ハイブリットカプラ１０２ｄとは左右対称及び上下対称になるように配置され、さらに、これら９０°ハイブリットカプラ１０２ｂ、１０２ｄから出力ポートＢ１〜Ｂ４までの伝送線路も第２の層５０４の中心に対して、左右対称になるように配置されている。また、図１３においては、９０°ハイブリットカプラ１０２ａと９０°ハイブリットカプラ１０２ｃとは、第２の層５０４の中心に対して左右対称になるように配置されているが、上下対称となるように配置されていない。９０°ハイブリットカプラ１０２ａと９０°ハイブリットカプラ１０２ｃの位置が、第２の層５０４の中心に対して上下対称とならないように設けることにより、入力ポートＡ１〜Ａ４（詳細には、ビア５１０ａ〜５１０ｄ）に接続される伝送線路の長さが互いに異なることとなる。そして、このような伝送線路の長さの違いによって、９０°遅延回路１０４ａ、１０４ｂを形成することができる。
【００７３】
本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００は、１個の層５０４上に設けられた伝送線路で構成することができることから、４個のフェイズシフタ（部品）を設ける場合に比べて、小さな規模の回路にすることができる。その結果、本実施形態によれば、第２の層５０４を、上述した各パッチアンテナ５０８ａ〜５０８ｄが設けられた第１の層５０２と同程度のサイズ（面積）にすることができる。また、本実施形態においては、バトラーマトリクス回路１００は、１個の層５０４上のクロスオーバのない伝送線路によって構成することができることから、バトラーマトリクス回路１００を構成する層の厚さが厚くなることもない。さらに、バトラーマトリクス回路１００は、主に対称な伝送線路から構成されることから、設計が容易であり、設計の自由度も高いことから、第２の層５０４の面積をより小さくすることも容易となる。
【００７４】
また、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００は、伝送線路から構成することができることから、フェイズシフタ等の部品を用いた場合に比べて、透過損失が少ない。従って、本実施形態によれば、部品を使用しないことにより、製造コストの増加を抑えることができ、且つ、フェーズドアレイアンテナ２００の信号出力を効果的に上げることができる。
【００７５】
次に、図１４に示すように、第１の層５０２と同様に、正方形状の基板からなる第３の層５０６の上には、スイッチ３０２ａ、３０２ｂと、フィルタ３０４ａ、３０４ｂと、ＬＮＡ３０６と、ＰＡ３０８とが設けられている。スイッチ３０２ａ、３０２ｂ、フィルタ３０４ａ、３０４ｂ、ＬＮＡ３０６、及びＰＡ３０８は、半導体回路等の部品からなり、当該部品間はワイヤ５１２等によって電気的に接続されている。さらに、ワイヤ５１２は、第３の層５０６の上に設けられた電極パッド５１４や配線５１６により、外周部に設けられた端子５１８に電気的に接続される。
【００７６】
そして、上述した第１から第３の層５０２、５０４、５０６の３個の層が重ねられることにより、図１５に示されるようなフロントエンドモジュール５００を形成することができる。図１５においては、フロントエンドモジュール５００は、基板５２０（第１の基板）と基板５２８（第２の基板）と基板５３０とを有する。さらに、基板５２０においては、表面（第２の面）に第１の層５０２が設けられ、裏面（第１の面）に第２の層５０４が設けられる。
【００７７】
さらに詳細には、図１５に示されるように、第１の層５０２に設けられたパッチアンテナ８０８と、第２の層５０４に設けられた出力ポートＢ１〜Ｂ４は、基板５２０を貫通するビア５１０によって電気的に接続されている。また、第２の層５０４に設けられた入力ポートＡ１〜Ａ４と第３の層５０６に設けられた端子５１８とは、ビア５２２によって電気的に接続されている。さらに、第３の層５０６に設けられた端子５１８とフロントエンドモジュール５００の最下段に設けられた基板５３０とは、基板５２８を貫通するビア５２４とバンプ５２６とによって電気的に接続される。このようなフロントエンドモジュール５００は、各基板５２０、５２８においてワイヤボンディングが行われた後に、バンプ５２６等を形成し、各基板５２０、５２８、５３０が積層されることによって形成される。
【００７８】
＜３．２  給電方法＞
次に、図１６及び図１７を参照して、本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００における、バトラーマトリクス回路１００からパッチアンテナ５０８への給電方法を説明する。本実施形態においては、図１６に示すようなビア５１０によって、バトラーマトリクス回路１００から直接的にパッチアンテナ５０８への給電することができる。すなわち、当該ビア５１０は、バトラーマトリクス回路１００とパッチアンテナ５０８とを直接電気的に接続している。
【００７９】
また、本実施形態においては、図１７に示すような、スロット５３２を用いてもバトラーマトリクス回路１００からパッチアンテナ５０８への給電することができる。詳細には、スロット５３２は、第２の層５０４に設けられた配線５１６の所定の領域に向かい合うような開口部５３６を有する給電パッド５３８と、開口部５３６に向かい合うように設けられた給電パッド５３４とを有する。配線５１６の所定の領域と、給電パッド５３４とが電磁結合接続することによって、パッチアンテナ５０８への給電することができる。
【００８０】
なお、本実施形態においては、上述した給電方法のいずれも適用することができる。しかしながら、スロット５３２を用いた給電方法は、ビア５１０を用いた給電方法に比べて、広帯域においてインピーダンスマッチングをとることができることから、本実施形態においては、インピーダンスマッチングの不整合を避け、製造工程を削減するために、スロット５３２による給電方法を用いることが好ましい。
【００８１】
以上のように、本実施形態においては、バトラーマトリクス回路１００が、１個の層５０２上のクロスオーバのない伝送線路において実現することができるため、バトラーマトリクス回路１００を構成する層の厚さが厚くなることもなく、バトラーマトリクス回路１００を含むフロントエンドモジュール５００の厚みを薄くすることができる。また、バトラーマトリクス回路１００は、対称な伝送線路から構成されることから、設計が容易であり、設計の自由度も高いことから、バトラーマトリクス回路１００が設けられる第２の層５０４の面積をより小さくすることが容易である。
【００８２】
＜＜４．第３の実施形態＞＞
上述したバトラーマトリクス回路１００を複数個組み合わせて１つのバトラーマトリクス回路１００ａとしてもよい。そこで、図１８及び図１９を参照して、本開示の第３の実施形態として、２個のバトラーマトリクス回路１００を組み合わせたバトラーマトリクス回路１００ａを説明する。図１８は、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａの構成図であり、図１９は、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａを適用したフェーズドアレイアンテナ２００ａに出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【００８３】
図１８に示すように、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａは、２個の第１の実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００−１、１００−２と、４個の入力ポートＣ１〜Ｃ４と、８個の出力ポートＢ１〜Ｂ８とを有する。詳細には、当該バトラーマトリクス回路１００ａにおいては、各入力ポートＣ１〜Ｃ４は、それぞれ分配器１１４ａ〜１１４ｄに接続され、各分配器１１４ａ〜１１４ｄは、各バトラーマトリクス回路１００−１、１００−２の同じ符号を持つ入力ポートＡ１〜Ａ４に信号を等しく分配する。また、分配器１１４ａ〜１１４ｄと一方のバトラーマトリクス回路１００−２の入力ポートＡ１〜Ａ４との間には、１８０°遅延回路１１６ａ〜１１６ｄがそれぞれ設けられている。さらに、分配された信号が入力される各バトラーマトリクス回路１００−１、１００−２は、８個の出力ポートＢ１〜Ｂ８に接続されている。
【００８４】
なお、図１８の例では、分配器１１４ａ〜１１４ｄと一方のバトラーマトリクス回路１００−２の入力ポートＡ１〜Ａ４との間には、１８０°遅延回路１１６ａ〜１１６ｄがそれぞれ設けられているが、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａはこれに限定されるものではない。例えば、１８０°遅延回路１１６ａ〜１１６ｄを、一方のバトラーマトリクス回路１００−２と出力ポートＢ５〜Ｂ８との間に配置してもよい。すなわち、一方のバトラーマトリクス回路１００−２の９０°ハイブリットカプラ１０２ｂと出力ポートＢ５との間には１８０°遅延回路が設けられ、一方のバトラーマトリクス回路１００−２の９０°ハイブリットカプラ１０２ｄと出力ポートＢ６との間には１８０°遅延回路が設けられてもよい。この場合、一方のバトラーマトリクス回路１００−２の９０°ハイブリットカプラ１０２ｂと出力ポートＢ７との間に設けられた１８０°遅延回路１０６ａは配置されず、一方のバトラーマトリクス回路１００−２の９０°ハイブリットカプラ１０２ｄと出力ポートＢ８との間に設けられた１８０°遅延回路１０６ｂも配置されない。
【００８５】
ここで、例えば図１９の上段に示すような、２行４列に８個のアンテナが並んだフェーズドアレイアンテナ２００ａに、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａを適用する。なお、当該フェーズドアレイアンテナ２００ａにおいては、図１９の上段に示されるように、１行１列目に位置するアンテナ２０２ａは、バトラーマトリクス回路１００ａの出力ポートＢ１に接続され、１行２列目に位置するアンテナ２０２ｂは、バトラーマトリクス回路１００ａの出力ポートＢ２に接続される。２行１列目に位置するアンテナ２０２ｃは、バトラーマトリクス回路１００ａの出力ポートＢ３に接続され、２行２列目に位置するアンテナ２０２ｄは、バトラーマトリクス回路１００ａの出力ポートＢ４に接続される。また、１行３列目に位置するアンテナ２０２ｅは出力ポートＢ５に接続され、１行４列目に位置するアンテナ２０２ｆは出力ポートＢ６に接続される。さらに、２行３列目に位置するアンテナ２０２ｇは出力ポートＢ７に接続され、２行４列目に位置するアンテナ２０２ｈは出力ポートＢ８に接続される。すなわち、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００ａは、第１の実施形態に係る２行２列のフェーズドアレイアンテナ２００を１８０°の位相差を持つ信号が入力されるように、２個横に並べた配置を持つ。
【００８６】
そして、このようなフェーズドアレイアンテナ２００ａにおいては、各アンテナ２０２ａ〜ｄに出力される信号の位相は、図１９の下段に示されるような値となる。具体的には、当該バトラーマトリクス回路１００ａの入力ポートＣ１に信号が入力された場合には、図１９の２段目左側に示されるように、１行目１列目、１行目２列目、１行目３列目、１行目４列目、２行目１列目、２行目２列目、２行目３列目、２行目４列目の順に各アンテナ２０２ａ〜２０２ｈから出力される出力信号の位相は、９０°、１８０°、２７０°、３６０°、０°、９０°、１８０°、２７０°となる。また、当該バトラーマトリクス回路１００ａの入力ポートＣ２に信号が入力された場合には、図１９の２段目右側に示されるように、１行目１列目、１行目２列目、１行目３列目、１行目４列目、２行目１列目、２行目２列目、２行目３列目、２行目４列目の順に各アンテナ２０２ａ〜２０２ｈから出力される出力信号の位相は、１８０°、９０°、０°、−９０°、９０°、０°、−９０°、−１８０°となる。
【００８７】
すなわち、本実施形態においては、各アンテナ２０２ａ〜２０２ｈから出力される出力信号の位相は、９０°ずつ位相がシフトした１行４列のアンテナが９０°の位相差で２行並ぶような位相となる。これにより、本実施形態においては、右上、左上、右下、左下の４つの方向の指向性に切り替わるフェーズドアレイアンテナ２００ａを得ることができる。
【００８８】
なお、上述の説明においては、各アンテナ２０２ａ〜２０２ｈは、２行４列に並べられているものとしているが、これに限定されるものではなく、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００ａは、４行２列に並べられたアンテナ２０２ａ〜２０２ｈから構成されていてもよい。
【００８９】
＜＜５．第４の実施形態＞＞
次に、図２０及び図２１を参照して、本開示の第４の実施形態として、第３の実施形態に係る２個のバトラーマトリクス回路１００ａを組み合わせたバトラーマトリクス回路１００ｂを説明する。図２０は、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ｂの構成図であり、図２１は、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ｂを適用したフェーズドアレイアンテナ２００ｂに出力される信号の位相の一例を説明する説明図である。
【００９０】
図２０に示すように、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ｂは、２個の第３の実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ａと、４個の入力ポートＤ１〜Ｄ４（第１〜第４の端子）と、１６個の出力ポートＢ１〜Ｂ１６とを有する。また、当該バトラーマトリクス回路１００ｂにおいては、各入力ポートＤ１〜Ｄ４は、それぞれ分配器１１８ａ〜１１８ｄに接続され、各分配器１１８ａ〜１１８ｄは、各バトラーマトリクス回路１００ａの同じ符号を持つ入力ポートＣ１〜Ｃ４に信号を等しく分配する。さらに、分配された信号が入力される各バトラーマトリクス回路１００ａは、１６個の出力ポートＢ１〜Ｂ１６に接続されている。すなわち、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ｂは、４個の第１の実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００を有する。
【００９１】
ここで、例えば、図２１の上段に示すような、４行４列に１６個のアンテナが並んだフェーズドアレイアンテナ２００ｂに、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００ｂを適用する。なお、当該フェーズドアレイアンテナ２００ｂにおいては、図２１の上段に示されるように、１行１列目に位置するアンテナ２０２ａから２行４列目に位置するアンテナ２０２ｈは、第３の実施形態と同様に、バトラーマトリクス回路１００ｂの出力ポートＢ１〜Ｂ８（アンテナ側端子）にそれぞれ接続される。さらに、３行３列目に位置するアンテナ２０２ｉは、バトラーマトリクス回路１００ｂの出力ポートＢ９に接続され、３行４列目に位置するアンテナ２０２ｈは、バトラーマトリクス回路１００ｂの出力ポートＢ１０に接続され、４行３列目に位置するアンテナ２０２ｋは出力ポートＢ１１に接続され、４行４列目に位置するアンテナ２０２ｍは出力ポートＢ１２に接続される。また、３行１列目に位置するアンテナ２０２ｎは出力ポートＢ１３に接続され、３行２列目に位置するアンテナ２０２ｐは出力ポートＢ１４に接続され、４行１列目に位置するアンテナ２０２ｑは出力ポートＢ１５に接続され、４行２列目に位置するアンテナ２０２ｒは出力ポートＢ１６に接続される。すなわち、本実施形態に係るフェーズドアレイアンテナ２００ｂは、第３の実施形態に係る２行４列のフェーズドアレイアンテナ２００ａを２個縦に並べた配置を持つ。
【００９２】
なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、アンテナ２０２と、それと対となるアンテナ２０２とを互いに１８０°反転した位置関係（形状）とすることによって、各バトラーマトリクス回路１００の１８０°遅延回路１０６ａ、１０６ｄを構成してもよい。すなわち、本実施形態においても、各列の偶数行に配置されたアンテナ２０２が、同一列の奇数行に配置されたアンテナ２０２を１８０°反転した形状を持つようにしてもよい。なお、本実施形態においては、これに限定されるものではなく、例えば、各行の偶数列に配置されたアンテナ２０２が、同一行の奇数列に配置されたアンテナ２０２を１８０°反転した形状を持つようにしてもよい。
【００９３】
そして、このようなフェーズドアレイアンテナ２００ｂにおいては、各アンテナ２０２ａ〜ｒに出力される信号の位相は、図２１の右側に示されるような値となる。すなわち、本実施形態においては、各アンテナ２０２ａ〜２０２ｒから出力される出力信号の位相は、９０°ずつ位相がシフトした１行４列のアンテナが９０°の位相差で４行並ぶような位相となる。これにより、右上、左上、右下、左下の４つの方向の指向性に切り替わるフェーズドアレイアンテナ２００ｂを得ることはできる。
【００９４】
以上のように、本実施形態に係るバトラーマトリクス回路１００によれば、４行４列に配置された１６個のアンテナ２０２からなるフェーズドアレイアンテナ２００ｂにおいても、フェーズドアレイアンテナ２００ｂに係るブロックの容積及び消費電力をより小さくすることができる。さらに、当該バトラーマトリクス回路１００によれば、４行４列に配置された１６個のアンテナ２０２からなるフェーズドアレイアンテナ２００ｂにおいても、第１の実施形態と同様に、対称な放射特性を得ることができる。
【００９５】
なお、上述した第３及び第４の実施形態のように、アンテナ２０２を多く並べてフェーズドアレイアンテナ２００を構成した場合には、フェーズドアレイアンテナ２００から放射される電波ビームの形状が鋭くなり、フェーズドアレイアンテナ２００の指向性が高まることとなる。従って、本開示の技術においては、所望の指向性となるように、アンテナ２０２の個数や配列を選択することが好ましい。
【００９６】
＜＜６．応用例＞＞
以上のような、容積及び消費電力がより小さくなった本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００等の本開示の技術は、容積及び消費電力を小さくすることが求められる、スマートフォン、タブレット、ウェアブル端末、ノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、モバイルルータ、車載無線モジュール（例えば、カーナビゲーションシステム）、ロボット、ドローン、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）−ＴＡＧ等の各種の無線通信端末に搭載することができる。すなわち、本開示に係る技術は、様々な無線通信端末へ応用可能である。なお、このような場合、無線通信端末で扱う信号は、上述のようなミリ波に限定されるものではない。以下に、本実施形態の様々な応用例について説明する。
【００９７】
＜６．１  無線通信＞
本開示に係る技術は、制御エンティティ、基地局、端末装置等の無線通信ユニットの適用することができる。例えば、上記制御エンティティは、タワーサーバ、ラックサーバ、又はブレードサーバなどのいずれかの種類のサーバとして実現されてもよい。また、制御エンティティは、サーバに搭載される制御モジュール（例えば、１つのダイで構成される集積回路モジュール、又はブレードサーバのスロットに挿入されるカード若しくはブレード）であってもよい。
【００９８】
また、例えば、上記基地局は、マクロｅＮＢ又はスモールｅＮＢなどのいずれかの種類のｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｎｏｄｅ  Ｂ）として実現されてもよい。スモールｅＮＢは、ピコｅＮＢ、マイクロｅＮＢ又はホーム（フェムト）ｅＮＢなどの、マクロセルよりも小さいセルをカバーするｅＮＢであってよい。その代わりに、上記基地局は、ＮｏｄｅＢ又はＢＴＳ（Ｂａｓｅ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ）などの他の種類の基地局として実現されてもよい。上記基地局は、無線通信を制御する本体（基地局装置ともいう）と、本体とは別の場所に配置される１つ以上のＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  ＨＥＡＤ）とを含んでもよい。また、後述する様々な種類の端末が一時的に又は半永続的に基地局機能を実行することにより、基地局として動作してもよい。
【００９９】
また、例えば、上記端末装置は、スマートフォン、タブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ノートＰＣ、携帯型ゲーム端末、携帯型／ドングル型のモバイルルータ若しくはデジタルカメラなどのモバイル端末、又はカーナビゲーション装置などの車載端末として実現されてもよい。また、上記端末装置は、Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｔｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ）通信を行う端末（ＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｔｙｐｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）端末ともいう）として実現されてもよい。さらに、上記端末装置は、これら端末に搭載される無線通信モジュール（例えば、１つのダイで構成される集積回路モジュール）であってもよい。
【０１００】
［６．１．１．  制御エンティティに関する応用例］
図２５は、本開示に係る技術が適用され得るサーバ７００の概略的な構成の一例を示すブロック図である。サーバ７００は、プロセッサ７０１、メモリ７０２、ストレージ７０３、ネットワークインタフェース７０４及びバス７０６を備える。
【０１０１】
プロセッサ７０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）であってよく、サーバ７００の各種機能を制御する。メモリ７０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含み、プロセッサ７０１により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ７０３は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。
【０１０２】
ネットワークインタフェース７０４は、サーバ７００を無線通信ネットワーク７０５に接続するための有線通信インタフェースである。無線通信ネットワーク７０５は、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｃｏｒｅ）などのコアネットワークであってもよく、又はインターネットなどのＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよい。
【０１０３】
バス７０６は、プロセッサ７０１、メモリ７０２、ストレージ７０３及びネットワークインタフェース７０４を互いに接続する。バス７０６は、速度の異なる２つ以上のバス（例えば、高速バス及び低速バス）を含んでもよい。
【０１０４】
［６．１．２．  基地局に関する応用例］
（第１の応用例）
図２６は、本開示に係る技術が適用され得るｅＮＢ８００の概略的な構成の第１の例を示すブロック図である。ｅＮＢ８００は、１つ以上のアンテナ８１０、及び基地局装置８２０を有する。各アンテナ８１０及び基地局装置８２０は、ＲＦケーブルを介して互いに接続され得る。
【０１０５】
アンテナ８１０の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子（例えば、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）アンテナを構成する複数のアンテナ素子）を有し、基地局装置８２０による無線信号の送受信のために使用される。ｅＮＢ８００は、図２６に示したように複数のアンテナ８１０を有し、複数のアンテナ８１０は、例えばｅＮＢ８００が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図２６にはｅＮＢ８００が複数のアンテナ８１０を有する例を示したが、ｅＮＢ８００は単一のアンテナ８１０を有してもよい。
【０１０６】
基地局装置８２０は、コントローラ８２１、メモリ８２２、ネットワークインタフェース８２３及び無線通信インタフェース８２５を備える。
【０１０７】
コントローラ８２１は、例えばＣＰＵ又はＤＳＰであってよく、基地局装置８２０の上位レイヤの様々な機能を動作させる。例えば、コントローラ８２１は、無線通信インタフェース８２５により処理された信号内のデータからデータパケットを生成し、生成したパケットを、ネットワークインタフェース８２３を介して転送する。コントローラ８２１は、複数のベースバンドプロセッサからのデータをバンドリングすることによりバンドルドパケットを生成し、生成したバンドルドパケットを転送してもよい。また、コントローラ８２１は、無線リソース管理（Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、無線ベアラ制御（Ｒａｄｉｏ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、移動性管理（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）、流入制御（Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）又はスケジューリング（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）などの制御を実行する論理的な機能を有してもよい。また、当該制御は、周辺のｅＮＢ又はコアネットワークノードと連携して実行されてもよい。メモリ８２２は、ＲＡＭ及びＲＯＭを含み、コントローラ８２１により実行されるプログラム、及び様々な制御データ（例えば、端末リスト、送信電力データ及びスケジューリングデータなど）を記憶する。
【０１０８】
ネットワークインタフェース８２３は、基地局装置８２０をコアネットワーク８２４に接続するための通信インタフェースである。コントローラ８２１は、ネットワークインタフェース８２３を介して、コアネットワークノード又は他のｅＮＢと通信してもよい。その場合に、ｅＮＢ８００と、コアネットワークノード又は他のｅＮＢとは、論理的なインタフェース（例えば、Ｓ１インタフェース又はＸ２インタフェース）により互いに接続されてもよい。ネットワークインタフェース８２３は、有線通信インタフェースであってもよく、又は無線バックホールのための無線通信インタフェースであってもよい。ネットワークインタフェース８２３が無線通信インタフェースである場合、ネットワークインタフェース８２３は、無線通信インタフェース８２５により使用される周波数帯域よりもより高い周波数帯域を無線通信に使用してもよい。
【０１０９】
無線通信インタフェース８２５は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）又はＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、アンテナ８１０を介して、ｅＮＢ８００のセル内に位置する端末に無線接続を提供する。無線通信インタフェース８２５は、典型的には、ベースバンド（ＢＢ）プロセッサ８２６及びＲＦ回路８２７などを含み得る。ＢＢプロセッサ８２６は、例えば、符号化／復号、変調／復調及び多重化／逆多重化などを行なってよく、各レイヤ（例えば、Ｌ１、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）及びＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ））の様々な信号処理を実行する。ＢＢプロセッサ８２６は、コントローラ８２１の代わりに、上述した論理的な機能の一部又は全部を有してもよい。ＢＢプロセッサ８２６は、通信制御プログラムを記憶するメモリ、当該プログラムを実行するプロセッサ及び関連する回路を含むモジュールであってもよく、ＢＢプロセッサ８２６の機能は、上記プログラムのアップデートにより変更可能であってもよい。また、上記モジュールは、基地局装置８２０のスロットに挿入されるカード若しくはブレードであってもよく、又は上記カード若しくは上記ブレードに搭載されるチップであってもよい。一方、ＲＦ回路８２７は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ８１０を介して無線信号を送受信する。
【０１１０】
無線通信インタフェース８２５は、図２６に示したように複数のＢＢプロセッサ８２６を含み、複数のＢＢプロセッサ８２６は、例えばｅＮＢ８００が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。また、無線通信インタフェース８２５は、図２６に示したように複数のＲＦ回路８２７を含み、複数のＲＦ回路８２７は、例えば複数のアンテナ素子にそれぞれ対応してもよい。なお、図２６には無線通信インタフェース８２５が複数のＢＢプロセッサ８２６及び複数のＲＦ回路８２７を含む例を示したが、無線通信インタフェース８２５は単一のＢＢプロセッサ８２６又は単一のＲＦ回路８２７を含んでもよい。
【０１１１】
（第２の応用例）
図２７は、本開示に係る技術が適用され得るｅＮＢ８３０の概略的な構成の第２の例を示すブロック図である。ｅＮＢ８３０は、１つ以上のアンテナ８４０、基地局装置８５０、及びＲＲＨ８６０を有する。各アンテナ８４０及びＲＲＨ８６０は、ＲＦケーブルを介して互いに接続され得る。また、基地局装置８５０及びＲＲＨ８６０は、光ファイバケーブル等の高速回線で互いに接続され得る。
【０１１２】
アンテナ８４０の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子（例えば、ＭＩＭＯアンテナを構成する複数のアンテナ素子）を有し、ＲＲＨ８６０による無線信号の送受信のために使用される。ｅＮＢ８３０は、図２７に示したように複数のアンテナ８４０を有し、複数のアンテナ８４０は、例えばｅＮＢ８３０が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図２８にはｅＮＢ８３０が複数のアンテナ８４０を有する例を示したが、ｅＮＢ８３０は単一のアンテナ８４０を有してもよい。
【０１１３】
基地局装置８５０は、コントローラ８５１、メモリ８５２、ネットワークインタフェース８５３、無線通信インタフェース８５５及び接続インタフェース８５７を備える。コントローラ８５１、メモリ８５２及びネットワークインタフェース８５３は、図２６を参照して説明したコントローラ８２１、メモリ８２２及びネットワークインタフェース８２３と同様のものである。
【０１１４】
無線通信インタフェース８５５は、ＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、ＲＲＨ８６０及びアンテナ８４０を介して、ＲＲＨ８６０に対応するセクタ内に位置する端末に無線接続を提供する。無線通信インタフェース８５５は、典型的には、ＢＢプロセッサ８５６等を含み得る。ＢＢプロセッサ８５６は、接続インタフェース８５７を介してＲＲＨ８６０のＲＦ回路８６４と接続されることを除き、図２６を参照して説明したＢＢプロセッサ８２６と同様のものである。無線通信インタフェース８５５は、図２７に示したように複数のＢＢプロセッサ８５６を含み、複数のＢＢプロセッサ８５６は、例えばｅＮＢ８３０が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図２７には無線通信インタフェース８５５が複数のＢＢプロセッサ８５６を含む例を示したが、無線通信インタフェース８５５は単一のＢＢプロセッサ８５６を含んでもよい。
【０１１５】
接続インタフェース８５７は、基地局装置８５０（無線通信インタフェース８５５）をＲＲＨ８６０と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース８５７は、基地局装置８５０（無線通信インタフェース８５５）とＲＲＨ８６０とを接続する上記高速回線での通信のための通信モジュールであってもよい。
【０１１６】
また、ＲＲＨ８６０は、接続インタフェース８６１及び無線通信インタフェース８６３を備える。
【０１１７】
接続インタフェース８６１は、ＲＲＨ８６０（無線通信インタフェース８６３）を基地局装置８５０と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース８６１は、上記高速回線での通信のための通信モジュールであってもよい。
【０１１８】
無線通信インタフェース８６３は、アンテナ８４０を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース８６３は、典型的には、ＲＦ回路８６４などを含み得る。ＲＦ回路８６４は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ８４０を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース８６３は、図２７に示したように複数のＲＦ回路８６４を含み、複数のＲＦ回路８６４は、例えば複数のアンテナ素子にそれぞれ対応してもよい。なお、図２７には無線通信インタフェース８６３が複数のＲＦ回路８６４を含む例を示したが、無線通信インタフェース８６３は単一のＲＦ回路８６４を含んでもよい。
【０１１９】
［６．１．３．  携帯端末に関する応用例］
（第１の応用例）
図２８は、本開示に係る技術が適用され得るスマートフォン９００の概略的な構成の一例を示すブロック図である。スマートフォン９００は、プロセッサ９０１、メモリ９０２、ストレージ９０３、外部接続インタフェース９０４、カメラ９０６、センサ９０７、マイクロフォン９０８、入力デバイス９０９、表示デバイス９１０、スピーカ９１１、無線通信インタフェース９１２、１つ以上のアンテナスイッチ９１５、１つ以上のアンテナ９１６、バス９１７、バッテリ９１８及び補助コントローラ９１９を備える。
【０１２０】
プロセッサ９０１は、例えばＣＰＵ又はＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ）であってよく、スマートフォン９００のアプリケーションレイヤ及びその他のレイヤの機能を制御する。メモリ９０２は、ＲＡＭ及びＲＯＭを含み、プロセッサ９０１により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ９０３は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。外部接続インタフェース９０４は、メモリーカード又はＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）デバイスなどの外付けデバイスをスマートフォン９００へ接続するためのインタフェースである。
【０１２１】
カメラ９０６は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子を有し、撮像画像を生成する。センサ９０７は、例えば、測位センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び加速度センサなどのセンサ群を含み得る。マイクロフォン９０８は、スマートフォン９００へ入力される音声を音声信号へ変換する。入力デバイス９０９は、例えば、表示デバイス９１０の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、キーパッド、キーボード、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス９１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイなどの画面を有し、スマートフォン９００の出力画像を表示する。スピーカ９１１は、スマートフォン９００から出力される音声信号を音声に変換する。
【０１２２】
無線通信インタフェース９１２は、ＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース９１２は、典型的には、ＢＢプロセッサ９１３及びＲＦ回路９１４などを含み得る。ＢＢプロセッサ９１３は、例えば、符号化／復号、変調／復調及び多重化／逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、ＲＦ回路９１４は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ９１６を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース９１２は、ＢＢプロセッサ９１３及びＲＦ回路９１４を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース９１２は、図２８に示したように複数のＢＢプロセッサ９１３及び複数のＲＦ回路９１４を含んでもよい。なお、図２８には無線通信インタフェース９１２が複数のＢＢプロセッサ９１３及び複数のＲＦ回路９１４を含む例を示したが、無線通信インタフェース９１２は単一のＢＢプロセッサ９１３又は単一のＲＦ回路９１４を含んでもよい。
【０１２３】
さらに、無線通信インタフェース９１２は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのＢＢプロセッサ９１３及びＲＦ回路９１４を含んでもよい。
【０１２４】
アンテナスイッチ９１５の各々は、無線通信インタフェース９１２に含まれる複数の回路（例えば、異なる無線通信方式のための回路）の間でアンテナ９１６の接続先を切り替える。
【０１２５】
アンテナ９１６の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子（例えば、ＭＩＭＯアンテナを構成する複数のアンテナ素子）を有し、無線通信インタフェース９１２による無線信号の送受信のために使用される。スマートフォン９００は、図２８に示したように複数のアンテナ９１６を有してもよい。なお、図２８にはスマートフォン９００が複数のアンテナ９１６を有する例を示したが、スマートフォン９００は単一のアンテナ９１６を有してもよい。
【０１２６】
さらに、スマートフォン９００は、無線通信方式ごとにアンテナ９１６を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ９１５は、スマートフォン９００の構成から省略されてもよい。
【０１２７】
バス９１７は、プロセッサ９０１、メモリ９０２、ストレージ９０３、外部接続インタフェース９０４、カメラ９０６、センサ９０７、マイクロフォン９０８、入力デバイス９０９、表示デバイス９１０、スピーカ９１１、無線通信インタフェース９１２及び補助コントローラ９１９を互いに接続する。バッテリ９１８は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図２８に示したスマートフォン９００の各ブロックへ電力を供給する。補助コントローラ９１９は、例えば、スリープモードにおいて、スマートフォン９００の必要最低限の機能を動作させる。
【０１２８】
（第２の応用例）
図２９は、本開示に係る技術が適用され得るカーナビゲーション装置９２０の概略的な構成の一例を示すブロック図である。カーナビゲーション装置９２０は、プロセッサ９２１、メモリ９２２、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）モジュール９２４、センサ９２５、データインタフェース９２６、コンテンツプレーヤ９２７、記憶媒体インタフェース９２８、入力デバイス９２９、表示デバイス９３０、スピーカ９３１、無線通信インタフェース９３３、１つ以上のアンテナスイッチ９３６、１つ以上のアンテナ９３７及びバッテリ９３８を備える。
【０１２９】
プロセッサ９２１は、例えばＣＰＵ又はＳｏＣであってよく、カーナビゲーション装置９２０のナビゲーション機能及びその他の機能を制御する。メモリ９２２は、ＲＡＭ及びＲＯＭを含み、プロセッサ９２１により実行されるプログラム及びデータを記憶する。
【０１３０】
ＧＰＳモジュール９２４は、ＧＰＳ衛星から受信されるＧＰＳ信号を用いて、カーナビゲーション装置９２０の位置（例えば、緯度、経度及び高度）を測定する。センサ９２５は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び気圧センサなどのセンサ群を含み得る。データインタフェース９２６は、例えば、図示しない端子を介して車載ネットワーク９４１に接続され、車速データなどの車両側で生成されるデータを取得する。
【０１３１】
コンテンツプレーヤ９２７は、記憶媒体インタフェース９２８に挿入される記憶媒体（例えば、ＣＤ又はＤＶＤ）に記憶されているコンテンツを再生する。入力デバイス９２９は、例えば、表示デバイス９３０の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス９３０は、ＬＣＤ又はＯＬＥＤディスプレイなどの画面を有し、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの画像を表示する。スピーカ９３１は、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの音声を出力する。
【０１３２】
無線通信インタフェース９３３は、ＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース９３３は、典型的には、ＢＢプロセッサ９３４及びＲＦ回路９３５などを含み得る。ＢＢプロセッサ９３４は、例えば、符号化／復号、変調／復調及び多重化／逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、ＲＦ回路９３５は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ９３７を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース９３３は、ＢＢプロセッサ９３４及びＲＦ回路９３５を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース９３３は、図２９に示したように複数のＢＢプロセッサ９３４及び複数のＲＦ回路９３５を含んでもよい。なお、図３０には無線通信インタフェース９３３が複数のＢＢプロセッサ９３４及び複数のＲＦ回路９３５を含む例を示したが、無線通信インタフェース９３３は単一のＢＢプロセッサ９３４又は単一のＲＦ回路９３５を含んでもよい。
【０１３３】
さらに、無線通信インタフェース９３３は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線ＬＡＮ方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのＢＢプロセッサ９３４及びＲＦ回路９３５を含んでもよい。
【０１３４】
アンテナスイッチ９３６の各々は、無線通信インタフェース９３３に含まれる複数の回路（例えば、異なる無線通信方式のための回路）の間でアンテナ９３７の接続先を切り替える。
【０１３５】
アンテナ９３７の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子（例えば、ＭＩＭＯアンテナを構成する複数のアンテナ素子）を有し、無線通信インタフェース９３３による無線信号の送受信のために使用される。カーナビゲーション装置９２０は、図２９に示したように複数のアンテナ９３７を有してもよい。なお、図２９にはカーナビゲーション装置９２０が複数のアンテナ９３７を有する例を示したが、カーナビゲーション装置９２０は単一のアンテナ９３７を有してもよい。
【０１３６】
さらに、カーナビゲーション装置９２０は、無線通信方式ごとにアンテナ９３７を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ９３６は、カーナビゲーション装置９２０の構成から省略されてもよい。
【０１３７】
バッテリ９３８は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図２９に示したカーナビゲーション装置９２０の各ブロックへ電力を供給する。また、バッテリ９３８は、車両側から給電される電力を蓄積する。
【０１３８】
また、本開示に係る技術は、上述したカーナビゲーション装置９２０の１つ以上のブロックと、車載ネットワーク９４１と、車両側モジュール９４２とを含む車載システム（又は車両）９４０として実現されてもよい。車両側モジュール９４２は、車速、エンジン回転数又は故障情報などの車両側データを生成し、生成したデータを車載ネットワーク９４１へ出力する。
【０１３９】
＜６．２  車両制御システム＞
また、例えば、容積及び消費電力がより小さくなった本実施形態に係るフロントエンドモジュール５００等の本開示の技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）等のいずれかの種類の移動体に搭載される移動体制御装置として実現されてもよい。
【０１４０】
図３０は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３０に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
【０１４１】
各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図３０では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
【０１４２】
駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）又はＥＳＣ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の制御装置としての機能を有してもよい。
【０１４３】
駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
【０１４４】
ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１４５】
バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
【０１４６】
車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
【０１４７】
環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ、Ｌａｓｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
【０１４８】
ここで、図３１は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１４９】
なお、図３１には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ、ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１５０】
車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０〜７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
【０１５１】
図３０に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
【０１５２】
また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
【０１５３】
車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
【０１５４】
統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
【０１５５】
記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭを含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
【０１５６】
汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）若しくはＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Ｐｅｅｒ  Ｔｏ  Ｐｅｅｒ）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ端末）と接続してもよい。
【０１５７】
専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  ｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）通信、路車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）通信、車両と家との間（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｈｏｍｅ）の通信及び歩車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
【０１５８】
測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
【０１５９】
ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
【０１６０】
車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、又はＭＨＬ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｈｉｇｈ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｌｉｎｋ）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
【０１６１】
車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
【０１６２】
統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。
【０１６３】
マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
【０１６４】
音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図３０の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
【０１６５】
なお、図３０に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
【０１６６】
＜＜７．まとめ＞＞
以上のように、本開示の技術によれば、フェーズドアレイアンテナ２００に係るブロックの容積及び消費電力をより小さくすることができ、且つ、対称な放射特性を得ることができる。さらに、このような本開示の技術に係るバトラーマトリクス回路１００は、容積及び消費電力を小さくすることが求められる、スマートフォン、タブレット、ウェアブル端末、車載無線モジュール、ロボット、ドローン等の各種の無線通信端末に、無線通信ユニット又はセンサとして搭載することが可能である。
【０１６７】
＜＜８．補足＞＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１６８】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１６９】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
４つの処理回路側端子と、
４つのアンテナ側端子と、
第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、
第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、
第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、
第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、
を備え、
前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されている、
バトラーマトリクス回路。
（２）
前記第１から第４の９０°ハイブリットカプラと、前記第１及び第２の９０°遅延回路とは、基板上に設けられた伝送線路からなる、上記（１）に記載のバトラーマトリクス回路。
（３）
前記基板は、ガラス基板又はシリコン基板からなる、上記（２）に記載のバトラーマトリクス回路。
（４）
前記第３の９０°ハイブリットカプラと前記第３のアンテナ側端子との間に設けられた第１の１８０°遅延回路と、
前記第４の９０°ハイブリットカプラと前記第４のアンテナ側端子との間に設けられた第２の１８０°遅延回路と、
をさらに備える、上記（１）又は（２）に記載のバトラーマトリクス回路。
（５）
１個又は複数のバトラーマトリクス回路と、
複数のアンテナからなるアレイアンテナと、
を備え、
前記各バトラーマトリクス回路は、
４つの処理回路側端子と、
４つのアンテナ側端子と、
第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、
第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、
第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、
第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、
を有し、
前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されており、
前記各アンテナは、前記各バトラーマトリクス回路の前記第１から第４のアンテナ側端子にそれぞれ接続される、
フェーズドアレイアンテナ。
（６）
１個の前記バトラーマトリクス回路と、
当該バトラーマトリクス回路の前記第１から第４のアンテナ側端子にそれぞれ接続される４個の前記アンテナからなる前記アレイアンテナと、
を備える、上記（５）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（７）
前記４個のアンテナは２行２列に配列される、上記（６）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（８）
前記バトラーマトリクス回路は、
前記第３の９０°ハイブリットカプラと前記第３のアンテナ側端子との間に設けられた第１の１８０°遅延回路と、
前記第４の９０°ハイブリットカプラと前記第４のアンテナ側端子との間に設けられた第２の１８０°遅延回路と、
をさらに有する、
上記（７）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（９）
前記アレイアンテナにおいて、同一行又は同一列に配置された２つの前記アンテナが互いに１８０°反転した関係となる形状を持つことにより、前記第１及び第２の１８０°遅延回路が形成される、上記（８）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（１０）
１行目１列目に配置され、前記第１のアンテナ側端子に接続された第１のアンテナと、２行目１列目に配置され、前記第３のアンテナ側端子に接続された第２のアンテナとは、互いに１８０°反転した関係となる形状を有し、
１行目２列目に配置され、前記第２のアンテナ側端子に接続された第３のアンテナと、２行目２列目に配置され、前記第４のアンテナ側端子に接続された第４のアンテナとは、互いに１８０°反転した関係となる形状を有する、
上記（９）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（１１）
４個の前記バトラーマトリクス回路と、
前記各バトラーマトリクス回路の前記各アンテナ側端子にそれぞれ接続される１６個の前記アンテナからなる前記アレイアンテナと、
を備える、上記（５）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（１２）
前記１６個のアンテナは４行４列に配列される、上記（１１）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（１３）
前記アレイアンテナにおいて、
各列の偶数行に配置された前記アンテナが、同一列の奇数行に配置された前記アンテナを１８０°反転した形状を持つ、もしくは、
各行の偶数列に配置された前記アンテナが、同一行の奇数列に配置された前記アンテナを１８０°反転した形状を持つ、
上記（１２）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（１４）
前記各バトラーマトリクス回路の前記第１の処理回路側端子は、第１の端子に接続され、
前記各バトラーマトリクス回路の前記第２の処理回路側端子は、第２の端子に接続され、
前記各バトラーマトリクス回路の前記第３の処理回路側端子は、第３の端子に接続され、
前記各バトラーマトリクス回路の前記第４の処理回路側端子は、第４の端子に接続され、
前記第１から第４の端子は、スイッチ回路を含む処理回路に接続されている、
上記（１１）〜（１３）のいずれか１つに記載のフェーズドアレイアンテナ。
（１５）
前記第１から第４の処理回路側端子は、それぞれ分配器を介して前記第１から第４の端子に接続される、上記（１４）に記載のフェーズドアレイアンテナ。
（１６）
互いに積層された、
バトラーマトリクス回路と、
複数のアンテナからなるアレイアンテナと、
スイッチ回路を含む処理回路と、
を備え、
前記バトラーマトリクス回路は、
４つの処理回路側端子と、
４つのアンテナ側端子と、
第１及び第２の処理回路側端子と接続された第１の９０°ハイブリットカプラと、
第３及び第４の処理回路側端子と接続された第２の９０°ハイブリットカプラと、
第１及び第３のアンテナ側端子と接続された第３の９０°ハイブリットカプラと、
第２及び第４のアンテナ側端子と接続された第４の９０°ハイブリットカプラと、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第３の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第１の９０°遅延回路と、
前記第１の９０°ハイブリットカプラと前記第４の９０°ハイブリットカプラとの間に設けられた第２の９０°遅延回路と、
を有し、
前記第２の９０°ハイブリットカプラは、前記第３及び第４の９０°ハイブリットカプラに直接的に接続されている、
フロントエンドモジュール。
（１７）
互いに積層された第１及び第２の基板を備え、
前記バトラーマトリクス回路は、前記第１の基板の第１の面上に設けられ、
前記アレイアンテナは、前記第１の基板の第２の面上に設けられ、
前記処理回路は、前記第２の基板上に設けられる、
上記（１６）に記載のフロントエンドモジュール。
（１８）
前記バトラーマトリクス回路と前記各アンテナとは、前記第１の基板に設けられたビアによって電気的に接続される、上記（１７）に記載のフロントエンドモジュール。
（１９）
前記バトラーマトリクス回路と前記各アンテナとは、前記第１の基板に設けられたスロットによって電磁結合接続される、上記（１９）に記載のフロントエンドモジュール。
（２０）
上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載されたバトラーマトリクス回路を搭載した、無線通信端末。
（２１）
前記バトラーマトリクス回路によって伝送される信号は、ミリ波である、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載されたバトラーマトリクス回路。
【符号の説明】
【０１７０】
１００、１００ａ、１００ｂ、６００    バトラーマトリクス回路
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ    ９０°ハイブリットカプラ
１０４ａ、１０４ｂ    ９０°遅延回路
１０６ａ、１０６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ    １８０°遅延回路
１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂ    伝送線路
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ    分配器
２００、２００ａ、２００ｂ、６５０    フェーズドアレイアンテナ
２０２、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、２０２ｆ、２０２ｇ、２０２ｈ、２０２ｉ、２０２ｊ、２０２ｋ、２０２ｍ、２０２ｎ、２０２ｐ、２０２ｑ、２０２ｒ、８１０、８４０、９１６、９３７    アンテナ
３００    フロントエンドブロック
３０２ａ、３０２ｂ    スイッチ
３０４ａ、３０４ｂ    フィルタ
３０６    ＬＮＡ
３０８    ＰＡ
４００、５２０、５２８、５３０    基板
４０２    正面方向
４０４    軸
５００    フロントエンドモジュール
５０２、５０４、５０６    層
５０８ａ、５０８ｂ、５０８ｃ、５０８ｄ    パッチアンテナ
５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ、５２２、５２４    ビア
５１２    ワイヤ
５１４    電極パッド
５１６    配線
５１８    端子
５２６    バンプ
５３２    スロット
５３４、５３８    給電パッド
５３６    開口部
６０２ａ、６０２ｂ    ４５°遅延回路
７００    サーバ
７０１、９０１、９２１    プロセッサ
７０２、８２２、８５２、９０２、９２２    メモリ
７０３、９０３    ストレージ
７０４、８２３、８５３    ネットワークインタフェース
７０５、７０１０    無線通信ネットワーク
７０６、９１７    バス
８００    ｅＮＢ
８２０、８５０    基地局装置
８２１、８５１    コントローラ
８２５、８５５、８６３、９１２、９３３    無線通信インタフェース
８２６、８５６、９１３、９３４    ＢＢプロセッサ
８２７、８６４、９１４、９３５    ＲＦ回路
８５７、８６１    接続インタフェース
８６０    ＲＲＨ
９００    スマートフォン
９０４    外部接続インタフェース
９０６、９２５    カメラ
９０７    センサ
９０８    マイクロフォン
９０９、９２９    入力デバイス
９１０、９３０    表示デバイス
９１１、９３１    スピーカ
９１５、９３６    アンテナスイッチ
９１８、９３８    バッテリ
９１９    補助コントローラ
９２０    カーナビゲーション装置
９２３    ＧＰＳモジュール
９２６    データインタフェース
９２７    コンテンツプレーヤ
９２８    記憶媒体インタフェース
９４０    車載システム
９４１    車載ネットワーク
９４２    車両側モジュール
７０００    車両制御システム
７１００    駆動系制御ユニット
７１１０    車両状態検出部
７２００    ボディ系制御ユニット
７３００    バッテリ制御ユニット
７３１０    二次電池
７４００    車外情報検出ユニット
７４１０、７９１０、７９１２、７９１４、７９１６、７９１８    撮像部
７４２０、７９２０、７９２１、７９２２、７９２３、７９２４、７９２５、７９２６、７９２８、７９２９、７９３０    車外情報検出部
７５００    車内情報検出ユニット
７５１０    運転者状態検出部
７６００    統合制御ユニット
７６１０    マイクロコンピュータ
７６２０    汎用通信インタフェース
７６３０    専用通信インタフェース
７６４０    測位部
７６５０    ビーコン受信部
７６６０    車内機器インタフェース
７６７０    音声画像出力部
７６８０    車載ネットワークインタフェース
７６９０    記憶部
７７１０    オーディオスピーカ
７７２０    表示部
７７３０    インストルメントパネル
７７５０    外部環境
７７６０    車内機器
７８００    入力部
７９００    車両
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４    入力ポート
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９、Ｂ１０、Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６    出力ポート
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４    ポート
【図１】
2019116648.tif 000003
【図２】
2019116648.tif 000004
【図３】
2019116648.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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