(57)【要約】  本発明は、電磁信号を受信し、再放射するための装置（５０１）に関する。装置（５０１）は、建設用供給物（９０）に取り付けられるように構成される。装置（５０１）は、建設用供給物（９０）の一方側から建設用供給物（９０）の他方側に電磁信号の電磁エネルギを案内するための伝播経路を形成するための共振部（５０３）電磁浮遊群（５０２）を含む。共振部（５０３）電磁浮遊群（５０２）は、少なくとも、第１共振部（５０３’）と、伝播経路の方向に、隣接する第１共振部（５０３’）の近接場に位置付けられた第２共振部（５０３’’）とを含む。また、本発明は、電磁信号を建設用供給物（９０）に取り付けられた装置（５０１）によって受信し、再放射するための方法に関する。
2019503636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁信号を受信し、再放射するための、建設用供給物（９０）に取り付けられるように構成された装置（５０１）であって、
電磁信号の電磁エネルギを建設用供給物（９０）の一方側から当該建設用供給物（９０）の他方側に案内するための伝播経路を形成するための導電性共振部（５０３）電磁浮遊群（５０２）を含み、
前記導電性共振部（５０３）電磁浮遊群（５０２）は、少なくとも、第１導電性共振部（５０３’）と、伝播経路の方向に、隣接する第１導電性共振部（５０３’）の近接場に位置付けられた第２導電性共振部（５０３’’）とを含むことを特徴とする装置（５０１）。
【請求項２】
前記電磁浮遊群（５０２）は、伝播経路の方向に少なくとも２列の導電性共振部（５０３）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】
各列は、２以上の導電性共振部（５０３）を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
２以上の前記導電性共振部（５０３）を含む少なくとも１つの再放射素子（５１４）を含むことを特徴とする請求項１、２、または３に記載の装置。
【請求項５】
前記電磁浮遊群（５０２）は、伝播経路に垂直な方向に列を形成する２以上の導電性共振部（５０３）を有する組立体に構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記電磁浮遊群（５０２）は、少なくとも１つの以下の方向、
伝播経路、
伝播経路に対して垂直な方向、に向かってジグザグパターンに従って位置付けられた共振部（５０３）を有する組立体に構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
窓（２００）のフレーム（２０１）に取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの導電性共振部（５０３）は、建設用供給物（９０）の外側に延びるように構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記共振部（５０３）は、１以上の以下の形状、
長方形状、
蛇行形状、
円形状、
三角形状を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記電磁浮遊群（５０２）は、導電性共振部（５０３）の第１セットと導電性共振部（５０３）の第２セットとを含み、前記導電性共振部（５０３）の第１セットは、第１周波数範囲で動作するように構成され、前記導電性共振部（５０３）の第２セットは、第２周波数範囲で動作するように構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
アンテナ（７０１）、およびアンテナ（７０１）を介して電磁エネルギの一部を伝達するための手段（７０２、７０３）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記アンテナ（７０１）は、少なくとも1つの導電性共振部（５０３）と電磁気的に結合するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの導電性共振部（５０３）は、前記アンテナ（７０１）の放射パターンを少なくとも１つの方向に強化するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置（５０１）の周波数挙動を制御する１つ以上の導電性共振部のインピーダンスを整合するための手段（５０４）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１３に記載の装置。
【請求項１５】
建設用供給物（９０）に取り付けられた装置（５０１）によって、電磁信号を受信および再放射するための方法であって、
伝播経路を形成する導電性共振部（５０３）電磁浮遊群（５０２）によって電磁信号を受信することと、
電磁信号の電磁エネルギを建設用供給物（９０）の一方側から建設用供給物（９０）の他方側に案内するために、導電性共振部（５０３）電磁浮遊群（５０２）を使用することとを含み、
電磁エネルギは、第１導電性共振部（５０３’）によって、伝播経路の方向に、隣接する第１導電性共振部（５０３’）の近接場に位置付けられた第２導電性共振部（５０３’’）に伝達されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記電磁浮遊群（５０２）は、伝播経路の方向に少なくとも２つの列で導電性共振部（５０３）を含み、電磁エネルギは、導電性共振部（５０３）の各列によって伝達されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記電磁浮遊群（５０２）は、導電性共振部（５０３）の第１セットと、導電性共振部（５０３）の第２セットとを含み、前記導電性共振部（５０３）の第１セットは、第１周波数範囲で動作するように構成され、前記導電性共振部（５０３）の第２セットは、第２周波数範囲で動作するように構成され、前記第１周波数範囲の電磁エネルギは、前記導電性共振部（５０３）の第１セットによって伝送され、前記第２周波数範囲の電磁エネルギは、前記導電性共振部（５０３）の第２セットによって伝達されることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
以下の１つ以上、
窓の金属枠、
窓の金属サッシュ、
窓パネルの導電性表面、がアンテナとして動作することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置（５０１）を含むことを特徴とする建設用供給物（９０）。
【請求項２０】
断熱ボードであり、装置（５０１）が絶縁基板に接続して積層されることを特徴とする請求項１９に記載の建設用供給物（９０）。
【請求項２１】
窓枠と組み立てられた装置（５０１）であり、電磁エネルギを案内して、電磁エネルギが窓ガラスを迂回して窓枠の一部を通る、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置（５０１）を含むことを特徴とする中継装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ効率のよい窓または壁構造を介して電磁信号を受信し再放射するための装置に関する。また本発明は、電磁信号を受信し再放射するための方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
受動的かつゼロエネルギの建物を建設する建設業界の目的は、効率的な断熱が携帯電話および他の無線システムの信号を強く減衰させる状況に至っており、建物内で携帯電話を使用することさえ不可能であり得る。減衰には多くの理由があるが、検出された１つの理由は、いわゆる選択窓ガラス、すなわち導電性被覆で積層された窓の使用である。
【０００３】
エネルギ効率のよい建設傾向は、建物からの暖房エネルギ損失を減少させることを目的とする。地域によっては、エネルギ効率は、冬季に建物を暖かく保つこと、または暖かい地域で冷たい空気温度を維持することに集中する。いずれの場合も、暖かい空気と冷たい空気の流れを制御することに関心がある。このエネルギ効率のよい建設傾向は、電磁信号が有意な減衰なしに建物内に侵入することができない状況を引き起こしている。携帯電話、タブレット、インターネット・オブ・シングス（ＩｏＴ）センサ、および多くの他のワイヤレス装置は、セルラ接続に依存しており、増加する信号減衰は、このような装置のユーザビリティおよびデータ転送速度を低下させる可能性がある。
【０００４】
あまり強く減衰させてはならない移動体通信ネットワークの信号だけでなく、他の無線ネットワークの信号も建物の内外の通信に利用することができる。たとえば、Voice over WLANなどの異なる種類のWLANベースの通信アプリケーションは、将来的に人気を高め得る。したがって、建物の設計および建設時に信号減衰を低減することが益々重要になる可能性がある。
【０００５】
鉄筋コンクリート製の建物はまた、信号強度が建物内で非常に大きく減衰し得る鉄筋ネットおよび／またはバーのために、電磁信号のかなり強い減衰を有し得る。
【０００６】
信号減衰の１つの理由は、いわゆる選択窓ガラス、すなわちエネルギ効率を改善するために導電性被覆（低Ｅ）で積層された窓の使用である。従来、無線システムの信号は、窓を通して建物に入ることができるが、導電性被覆は周波数範囲に応じて数十デシベルの減衰を生じ得る。窓に加えて、電磁信号は、以前は建物の壁を通過することができたが、今日の壁に一般的に使用されるアルミニウム被覆断熱板は、建物内への信号の伝播を効率的に防止する。電磁信号はまた、コンクリート構造のコンクリート材料および補強材によって減衰可能であり、これによって、このような構造を通過するとき、壁の反対側での、たとえば携帯電話の使用には信号強度が十分に低くなりすぎる可能性がある。
【０００７】
省エネルギ窓は、窓を通る電磁信号の侵入を減衰させる窓ガラスを利用する。これは、無線データ転送速度を犠牲にすることなく、現代の建物内で携帯電話またはタブレット等の携帯機器を操作する課題を生み出す。信号減衰は、たとえば、２０〜４０デシベルの範囲であってもよく、これは、携帯電話、タブレットまたはＩｏＴセンサなどの携帯機器の実際のデータ転送速度の有意な減少を生じ得る。
【０００８】
エネルギ効率のよい窓は、建物内の電磁信号の侵入が大きく減衰している唯一の適用分野ではない。いわゆるスマート窓またはスマートガラスは、ソーラパネルまたはエレクトロクロミック面などの特徴を含んでもよい。ソーラパネルは、電気エネルギを提供するために用いることができ、電気エネルギは貯蔵可能であり、装置で使用可能であり、または電力網にフィードバックすることも可能である。一方、エレクトロクロミックガラスの挙動は、電気、光または熱制御によって修正可能である。このようなガラスは、たとえば、薄暗くすることができ、または完全に透明にすることができ、または色を変えることができる。ソーラパネルおよびエレクトロクロミックガラスはともに、導体または半導体層を有し、これは、このような窓を通る電磁信号の侵入をさらに減少させる。
【０００９】
この問題は、たとえば、２つの別個のアンテナとこれら２つのアンテナを接続する伝達ラインとを含む受動アンテナによって、解決を試みてきた。しかしながら、このような伝送ラインは壁を通してコールドブリッジを形成する。コールドブリッジ、またはサーマルブリッジは、壁のエネルギ効率を減少させるが、最も重要なことは、これらはまた壁内での結露を促進し、したがって水分およびかびの問題を引き起こし得る。媒体の熱伝導率がその周囲の熱伝導率とかなり異なっているとき、コールドブリッジが壁構造に形成される。剛なポリウレタン断熱板を貫通する爪はコールドブリッジの一例である。
【００１０】
他の試みとしては、選択ガラス表面の一部を除去して電磁信号の侵入を可能にすることである。しかしながら、これらの方法は、窓の断熱性を低下させるとともに、ガラスの表面の光反射特性において、視覚的に観察可能な欠陥を作り出す。換言すれば、ガラス表面は、視覚的に観察可能な傷を含む。さらに、このような解決手段は、金属製の窓ブラインドが使用されるときに、性能低下を起こしやすい。国際公開第２０１３／１２１１０３号は、本分野の技術水準を示す。このアプローチにおいて、選択表面の領域は各選択ガラスから露出したままである。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、技術水準を向上させ、建物の壁または窓構造の両側の分離した空間の間で電磁信号を伝達するためにの強化された特性を有する建設用供給物のための装置を提供することである。本目的は、壁および窓構造を直接貫通する、電磁エネルギのための伝播トンネルを提供することである。本発明は、建物内で動作するワイヤレスの無線機器のための向上した信号対雑音比を提供してもよく、外部電源またはメンテナンスを必要とせずに、本発明のない状況と比べて増加したデータ転送速度を促進する。一実施形態に従えば、装置は、少なくとも１つの電気的に浮遊している共振放出部群を含む。本発明に従う解決手段において、２つの別個のアンテナは不要であり、受信信号は伝達ラインに沿って受信機または他のアンテナに伝送されないが、放出器および／または反射器群によって伝達される。さらに、装置の構造は、コールドブリッジが共振部によって形成されるべきではないようなものである。
【００１２】
より正確に言えば、本発明に従う装置は、主として、電磁信号の電磁エネルギを、建設用供給物の一方側から建設用供給物の他方側に案内するための伝播経路を形成する、電磁気的に浮遊している共振部群を含み、電磁気的に浮遊している共振部群が、少なくとも１つの第１共振部と、伝送経路の方向において、隣接する第１共振部の近接場に位置づけられる第２共振部とを含むことを特徴とする。本発明に従う方法は、主として、伝送経路を形成する電磁気的に浮遊している共振部群によって電磁信号を受信する工程と、電磁気的に浮遊している共振部群を用いて、電磁信号の電磁エネルギを建設用供給物の一方側から建設用供給物の他方側に案内する工程とを含み、電磁エネルギは、第１共振部によって、伝播経路の方向において、隣接する第１共振部の近接場に位置づけられる第２共振部に伝達されることを特徴とする。
【００１３】
本発明のいくつかの有利な実施形態は、従属請求項に示される。
【００１４】
一実施形態に従えば、装置は、窓、窓枠または壁構造に一体化された建設用供給物内の無給電電磁中継装置システムである。浮遊共振共振部群は、電磁エネルギを減衰媒体を通って案内する建設用供給物とともに組み立てられる。
【００１５】
本発明は、先行技術の解決手段を超えるいくつかの利点を示す。本発明の解決手段において、装置は、いかなるコールドブリッジも、ガラス表面にも建物の壁にも視覚的に観察可能な欠陥を導入しない。さらに、本発明は、金属製の窓ブラインドの影響を受けない。選択ガラス表面を有する従来の省エネルギ窓と比較して、本発明の一実施形態に従う装置は、窓開口を通して電磁信号の侵入を１０ｄＢから３０ｄＢまで増加させてもよい。
【００１６】
本発明に従う装置は、電磁信号を有意に減衰させる構造を通していくらかの電磁信号の伝播を強化させるために使用することができ、これによって、これらの電磁信号の受信が、電磁信号がさもなければ受信できない空間であってさえ達成可能である。さらに、本発明に従う装置は、他のタイプの影領域における信号の受信を改善するためにも使用することができる。その動作原理によって、本発明に従う装置は、受動装置であるので、外部エネルギ源または能動信号増幅器を必要としない。さらに、給電ケーブルを装置に接続する必要がなく、構造および装置の使用も簡略化する。給電ケーブルが必要とされないので、先行技術の解決手段における給電線とアンテナとの間に生じる接合損失がないであろう。
【００１７】
本発明に従う装置によって、電磁信号は、したがって、電界強度がさもなければ減衰される影領域にもたらされ得る。装置は、たとえば装置の設計および構造に応じて、所望の方向に電磁波を案内するように使用することができる。
【００１８】
たとえばケーブルが必要なという事実から生じる、装置によって達成されるより小さなＲＦ損失は、より良い効率を与え、これによってケーブルで実施されるシステムよりもより大きな受信領域を与える。
【００１９】
本発明に従う装置の構造は、従来の受動アンテナ中継装置システムと比較してより簡素である。さらに、構造は、建物の壁の内側に隠蔽可能であり、これによって従来の大きなレイクアンテナと同様に視覚的に非審美的ではない。いくつかの構造は、壁に埋設可能であり、これによってその組み合わせ作用が明白であり、有効領域が増加される。構造内のアンテナと伝達ラインとの間の遷移点が必要なく、これは、製造コストの大幅な節約をもたらす。
【００２０】
以下、本発明は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に従う、本発明の装置を抽象化したものを示す。
【図２】一実施形態に従う、外部アンテナコネクタを有する本発明を抽象化したものを示す。
【図３】装置が窓に関連して設置される一実施形態の例を示す。
【図４】本発明の一実施形態に従う装置の構造を示す原理図である。
【図５】一実施形態に従う、共振部の隣接するサブアレイの概略図を示す。
【図６】一実施形態に従う、単一の隣接するサブアレイを通る信号伝播経路を抽象化したものを示す。
【図７】一実施形態の抽象化されたものを示す図であり、性能を改善するために、複数の隣接するサブアレイが垂直に整列されたスタックに組み立てられている。
【図８ａ】仰角ビーム幅調整の一例を示す。
【図８ｂ】方位角ビーム幅調整の一例を示す。
【図９】複数の無給電中継装置構成を使用して、空間ダイバーシティを利用する例を示す。
【図１０】図１０ａ〜図１０ｅは、共振部の形状の変形例を示す。
【図１１】図１１ａおよび図１１ｂは、素子間同調素子を用いる例を示す。
【図１２ａ】素子間同調素子を用いる別の例を示す。
【図１２ｂ】一実施形態に従う、図１２ａの実施形態の周波数応答を示す。
【図１３】一実施形態に従う、共振部のアンテナ構成との結合を示す。
【図１４】アンテナ構成に結合された共振部を示し、アンテナは窓ガラスの選択表面に実装されている。
【図１５】図１５ａおよび図１５ｂは、無給電中継装置構成を窓組立体と統合する方法の例を示す。
【図１６】図１６ａおよび図１６ｂは、無給電中継装置構成を窓組立体と統合する方法の例を示す。
【図１７】２つの  無給電中継装置が窓の上に水平に設置さ  れている例を示す。
【図１８Ａ】図１８ａおよび図１８ｂは、無給電中継装置構成への拡張部が使用される別の統合例を示す。
【図１８Ｂ】図１８ｃおよび図１８ｄは、無給電中継装置構成への拡張部が使用される他の例を示す。
【図１９】スロット放射体群として窓ガラスの表面上に無給電中継装置構成を形成する例を示す。
【図２０】共振部の１以上のサブアレイが、隣接する共振部が平行でないように形成される例を示す。
【図２１】無給電中継装置構成が、２枚の断熱パネルの間の継ぎ目に設けられている例を示す。
【図２２】無給電中継装置が建物のの壁の支持レールの表面上に設置されている例を示す。
【図２３】無給電中継装置が建物の壁の断熱パネルの１つの縁部の表面に設置された例を示す。
【図２４ａ】無給電中継装置の共振部が剛性断熱パネル内に積層されている例を示す。
【図２４ｂ】無給電中継装置の共振部が、剛性断熱積層パネルの表面上に積層されている例を示す。
【図２５】図２５ａおよび図２５ｂは、装置を窓組立体に取り付ける方法の他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１機能に従えば、装置５０１は、共振部の電気的に浮遊する、共振部群を含む無給電中継装置として動作することができる。したがって、本明細書では、装置５０１を無給電中継装置構成と呼ぶこともある。共振部は、省エネルギー窓のような、建設用供給物を通る、またはその横にある信号貫通の有効性を高めるために、組立体に構成されている。共振部Ｓ群は、各素子が隣接する素子の電磁近接場に配置されている組立体で構成されている。ここで、共振部は互いに電気的に分離される必要はなく、１つの、適切に設計された再放射素子が２つ以上の共振部を含むように形成されてもよいことに留意すべきである。装置５０１は、１つ以上のそのような再放射素子を含むことができる。
【００２３】
窓枠は、木材、アルミニウム、プラスチック、ガラス繊維または他の複合材料などの材料を用いて製造することができる。窓の外側フレームの材料は、しばしばアルミニウムを用いて作られる。  本発明の構造は、側方縦枠の部分と一体化させることができ、その部分は非金属材料で作製されてもよく、窓構造を保持する壁部分に直接一体化することもでき、したがって、独立したモジュールであって、窓に取り付けるものではない。本発明の有効性を改善するために、窓枠の外側アルミニウム部分を非金属材料で置き換えてもよい。窓枠に一般的に使用されるプラスチック材料はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）であり、ビニルとも呼ばれる。非可塑化ＰＶＣ（ｕＰＶＣ）は、その剛性によって、窓枠に適している。
【００２４】
セルラ方式基地局から電磁信号を受信する放射素子の有効性をさらに向上させるために、第１放射素子は、プラスチック、繊維ガラスまたは同様の非導電性材料で作られた外側フレーム部分に直接一体化することができる。これによって、外側フレームのアルミニウム部分によって引き起こされるシャドーイング効果を除去または低下させることができる。電磁信号を建物の内部空間に案内するために、すべてのアルミニウム部品をプラスチックフレームで置き換える必要はありません。一つの、しかしそれに限らないが、好ましい使用例は、無給電中継装置構成を保持する非金属製のフレーム部品を製造することであり、それは、窓の製造現場で直接、窓枠に取り付けることができる。別の実現可能な実施形態は、フレームに物理的強度を提供するためにプラスチックフレーム部分の内部に挿入される金属部品を利用することである。
【００２５】
いくつかの建物では、窓は、窓の各側の壁部分が、窓構造をかなり超えて伸びるように、壁の空洞に埋め込まれている。窓枠は、従って壁の外表面から数十センチメートル離れたところに位置することができる。このように陰になることで、窓の各縦フレームが見る水平線の約半分を切断し、そこから基地局信号を効果的に受信することができる。そのような場合に信号受信を改善するために、無給電中継装置構成の拡張部分を窓枠に隣接する壁の側面と一体化させてもよい。
【００２６】
無給電中継装置構成は、電気的に浮遊している、共振部群を含む。各共振部は、単一の周波数範囲で動作するように構成されてもよく、または、複数の周波数帯域で同時に動作するように構成されてもよい。また、無給電中継装置構成は、第１共振部群が第１周波数範囲で動作するように構成され、第２共振部群が第２周波数範囲で動作するように構成された、共振部群を含んでもよい。
【００２７】
共振する共振部の最も単純な物理的形態は、アルミニウムのような導電性材料のストリップである。ストリップは、ストリップの長さが波長の半分に等しい周波数で第１共振周波数を有する。ストリップのより高い共振は、第１共振周波数の倍数で生じる。複数のセルラ周波数帯域をカバーするより多くの共振周波数を提供するため、または拡張された帯域幅を提供するために、共振部の形状をそれに応じて変更することができる。追加の共振周波数を生成する1つの方法は、金属ストリップに、穴、スロット、およびギャップを組み込むことである。 そのような物理的詳細は、ストリップの外縁部に形成されてもよく、または金属ストリップの外縁部に関連しない穴として形成されてもよい。追加の共振を生成する第２方法は、曲げを含むように金属ストリップの形状を形成することである。各群は、別個の金属ストリップの並列共振を提供するために、長さの等しくない各対の共振エレメントを含んでもよい。さらに、共振素子は、円、三角形、または正方形の形状を有してもよい。
【００２８】
本発明の装置の別の機能は、無線受信機用の外部アンテナとして機能することである。そのような実施形態  では、建設用供給物の一部が、基地局などの外部送信機から電磁信号を受信し、建物内のワイヤレスの無線機器によって利用可能な増幅信号レベルを提供するように構成される。
【００２９】
以下において、異なる実施例の、より詳細な技術的な紹介が提供される。分かりやすくするために、いくつかの図では、異なる素子の向きについて論じるときに参照することができるように、ｘ、ｙおよび／またはｚ座標軸８０１も示されている。一般に、特に指示がない限り、電磁波はＺ座標平面を伝播し、壁はＸＹ平面内にあり、電磁エネルギは、ＹＺ平面内の壁などの建設用供給物および／または窓を通って、またはその横に伝達される。一実施形態に従えば、一方において、装置５０１は、ＸＹ面においてできる限り狭い開口領域を形成し、他方において装置５０１は、Ｘ面の共振部５０３の配置には場所をとらず、Ｙ面には複数の素子があって増幅されるように構成される。
【００３０】
以下の説明では、垂直な／垂直に、および水平な／水平に、の用語は、装置に対するいくつかの可能な設置の選択肢を例示するために使用されていることにも留意すべきである。しかしながら、それらは限定的ではなく、垂直または水平ではなく、垂直と水平の間の方向に設置することもできる。  たとえば、窓が長方形ではなく、三角形などの異なる形状を有する場合、窓枠も三角形である。したがって、装置は、水平方向に対して傾斜した窓枠部分に設置してもよい。
【００３１】
図１は、実施形態に従った、本発明の装置５０１を抽象化して示している。
【００３２】
本発明の一実施形態に従えば、装置は、無給電中継装置構成５０１が、共振部５０３群５０２によって形成されるという機能を有し、各共振部５０３は、電磁エネルギを案内してたとえば、建築構造物、壁、または窓などの建設用供給物９０を通過させるために用いられる。遠隔無線装置または基地局（図示せず）は、入射電磁放射線の空間８０に配置される。この空間は、建設用供給物９０の大きな減衰のために、ターゲット無線装置の空間８１から効果的に隔離される。建設供給物による典型的減衰は、２０〜４０ｄＢのオーダであり得る。
【００３３】
本発明の一実施形態に従えば、無給電中継装置構成５０１は、低減衰の電磁エネルギの伝播トンネルを生成するために建設用供給物９０に埋め込まれているか、または取り付けられている。その目的は、入射電磁放射線６０１によって与えられたエネルギを案内して、分離された空間８１に、放出された電磁放射線６０３として、再放射することである。誘導電磁エネルギー６０２は無給電中継装置構成５０１によって搬送される。
【００３４】
加えて、本発明は、図２に示す第２機能を有する。第２機能は、電気無線受信機用に増幅された信号レベルを提供するためのアンテナとして建設用供給物の一部を利用する解決策に関する。アンテナ構成７０１は、案内された電磁エネルギ６０２の一部を捕捉するために、建設用供給物９０内に統合される。この受信された電磁エネルギ７００は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）ルータまたは能動型セルラ中継装置などの外部無線装置に導くことができる。アンテナ構成７０１によって受信されるエネルギの量は、案内される総電磁エネルギ６０２よりも小さい。
【００３５】
アンテナ構成７０１は、電磁気的結合手段によって、共振部群５０２と結合される。効率的な性能のために、アンテナ構成７０１は共振部５０３の近接場に位置するのが有利であって、よって、無給電中継装置構成５０１を使用してアンテナ構成７０１を入射電磁波の空間８０に効率的に接続することが可能である。
【００３６】
図３は、無給電中継装置構成として動作する装置５０１が窓２００に関連して設置される実施形態の一例を正面図として示し、図４は、図３の例を側面図として示し、共振部の配列を示す。窓２００は、たとえば、省エネ窓組立体であってもよい。無給電中継装置構成５０１は、共振部５０３群５０２によって形成され、それらの共振部５０３は、建設用供給物９０を介して、またはその傍らに電磁エネルギを案内するために利用される。
【００３７】
窓組立体２００は、様々な異なる形態を有することができる。ここでは、開くことができる窓の典型的な解決策を非限定的な例として提示する。窓組立体２００のフレーム２０１とサッシュ４０１とは、木材、アルミニウム、プラスチック、繊維ガラス、または他の複合材料からなるものであればよいが、それらにに限定されない。壁１００は、その窓組立体２００を支えている。壁１００は、一般的な建築材料、たとえばコンクリート、鉄筋コンクリート、木材、石、および／または他の材料（複数可）で作製することが可能である。窓組立体２００は、壁開口部１０１内に配置される。壁開口部１０１の縁部と窓枠２０１との間には、通常、約１〜２センチメートルのギャップがある。この設置ギャップ１０２は、ポリウレタンフォームまたは他の絶縁材料を用いて封止してもよい。フレーム２０１は、フレームの側部の縦枠２０２と、底部の下枠２０３と、フレームの上部の上枠２０４とからなる。窓組立体２００は、フレーム２０１内に保持されているサッシュ４０１をさらに含む。窓組立体２００は、１以上の層のガラス３０１パネルを含んでいてもよい。典型的な実施は、３〜４のガラスパネルを含み、ここで、断熱ガスが隣接するガラスパネル間に保持されていてもよい。選択的な表面コーティングおよび／または他の種類のコーティングを有する１以上のガラスがあってもよい。
【００３８】
この例示的な実施例では、無給電中継装置構成５０１は、窓組立体２００の縦枠２０２と一体化されている。無給電中継装置構成５０１は、部分的にまたは完全に縦枠２０２に挿入されてもよい。またフレーム２００の他の部分と一体化されてもよい。この例示的な実施例では、無給電中継装置構成５０１は、フレーム２０１の側部に設置ギャップ１０２の一部を利用する。また、縦枠２０２の内面と一体化されてもよい。さらに、無給電中継装置構成は、窓設置ギャップ１０２内の壁１００の縁部に直接設置されてもよい。窓組立体２００はまた内部ケーシング２０５を含んでもよく、該内部ケーシングは木材、繊維ガラス、またはプラスチックからなっていてもよいが、これに限定されない。アルミニウムクラッドを有する外装シェル２０６は、窓枠２０１の雨除けを提供するために使用されてもよい。本例では、無給電中継装置構成５０１は、窓の側方縦枠２０２に設置される。
【００３９】
本実施形態に従う無給電中継装置構成５０１は、共振部５０３の群５０２を含み、共振部５０３は、隣接する共振部５０３の近接場に位置付けられる各共振部５０３との組立体に構成される。群５０２の隣接するサブアレイのそれぞれの第１共振部５０３’は、入射電磁放射線６０１の電磁放射を受ける。これらの第１共振部５０３’は、本明細書において以下に詳細に説明するように、共振部群５０２を介して電磁エネルギを再放射する。
【００４０】
無給電中継装置構成５０１は、入射電磁波の空間８０から到着して建設用供給物９０を通って放出された電磁放射線６０３としてターゲット無線装置の空間８１に放射する入射電磁放射線６０１を伝達するために使用される。この例示的な実施例では、建設用供給物９０は、無給電中継装置構成５０１が設置された窓組立体２００を指す。
【００４１】
図５は、一実施形態  に従う、本発明の機能を説明するためにここで使用される、共振部の隣接するサブアレイ５０５の概略図を示す。効率的な性能のために、複数の隣接するサブアレイ５０５が垂直方向に組み立てられて、効果的に作業する共振部群５０２をさらに形成し、これはさらに以下に説明される。まず、単一の隣接するサブアレイの動作について説明する。
【００４２】
第１共振部５０３’は、入射電磁波の空間８０に最も近づいて位置する建設用供給物９０の側に構成されている。入射電磁放射線６０１は、入射電磁放射線６０１と相互作用する第１の素子である、第１共振部５０３’に電流を誘導する。第１共振部５０３’に形成されるこれらの電流は、入射電磁放射線の周波数で振動する。第１共振部５０３’における振動電流は、電磁エネルギを放射する源としてさらに作用する。この放射された電磁エネルギは、電磁的手段によって、第１共振部５０３’の電磁近接場に構成される第２共振部５０３’’に結合される。第２共振部５０３’’は、第１共振部５０３’の近接場からおよび内に水平方向に位置し、これは、電磁エネルギが、サーマルブリッジを形成することなく建設用供給物９０を通って小さな距離案内されることを意味する。
【００４３】
共振部５０３は、共振部の水平方向に延びるセットを形成するように反復的な方法で隣接するサブアレイ内に構成される。第２共振部５０３’’における誘導電流は、放射線源として作用し、電磁的手段によって第３共振部５０３’’’に結合し、第２共振部５０３’’の電磁近接場に構成される。
【００４４】
複数の共振部が水平方向に延びる隣接するサブアレイ内に形成される場合、建設用供給物９０を通って伝播する電磁エネルギの案内経路は、共振部５０３，５０３’，５０３’’，５０３’’’の共振周波数範囲において形成される。この案内された電磁エネルギ６０２は、共振部５０３，５０３’，５０３’’，５０３’’’間の近接場結合によって伝播する。
【００４５】
この概略的な例では、第３共振部５０３’’’は、ターゲット無線装置の空間８１の近傍に構成される。第３共振部５０３’’’における誘導電流は、電磁放射線源として作用する。放出された電磁放射線６０３は、ターゲット無線装置の空間８１に配置されたワイヤレスの無線装置によって利用することができる。
【００４６】
図６は、単一の隣接するするサブアレイ５０５を通る信号伝播経路６０２を抽象化したものを示す。図６は、４つの共振部を示しているが、実際の実施では、共振部５０３の数は４つと異なっていてもよいことは明らかである。たとえば、装置５０１は、２つ、３つ、または４つより多くの共振部５０３を備えていてもよい。
【００４７】
無給電中継装置構成５０１の動作原理を以下に説明する。まず、離れた電磁場源が無給電中継装置構成５０１の非近接場源として見える放射された電磁信号を送信する。この入射電磁放射線６０１は、無給電中継装置構成５０１の第１共振部５０３’に振動電流６０５を誘導する。入射電磁放射線６０１は、動作周波数において任意の偏波整列を有してもよい電界成分６０４を含む。この偏波は、まず、入射電磁波の空間８０における送信アンテナ特性によって決定されるが、無給電中継装置構成５０１に達するときのマルチパス伝播効果によって大きく影響される。電磁波６０４の電界成分は、入射波が振動するのと同じ周波数で振動する第１共振部５０３’に電流６０５を誘導する。これらの振動電流６０５は、電磁気的結合６０６を容易にする新しい放射線源として作用する。
【００４８】
共振部５０３の１つの特徴は、それが電気的に浮遊しており、受信された電磁エネルギが無線受信機回路などの任意の外部電気負荷に案内されないことである。エネルギの保存のために、受信された電磁エネルギは、浮遊している低損失素子における誘導電流が振動するので、電気的に浮遊している共振部５０３’から効果的に放射される。損失源は、共振部５０３’の抵抗損失、周囲の非導電性材料の誘電損失、および放射によるエネルギ損失である。本発明では、放射エネルギの量を最大にすることが目的である。
【００４９】
浮遊している第２共振部５０３’’は第１共振部５０３’の電磁近接場に構成される。共振部間の電磁気的結合６０６は、第２共振部５０３’’に電流６０７を誘導する。第２共振部５０３’’はまた、結合された電磁エネルギを効果的に次の共振部に再放射するために、電気的に浮遊している。
【００５０】
第２共振部５０３’’が第１共振部５０３’の近接場に位置する場合、共振部の隣接するサブアレイ５０５が形成される。共振部５０３のこの隣接サブアレイは、壁または窓構造の一方の側から開始し、構造を貫通して構造体の反対側に連続する。より正確には、共振部５０３は、反復的な方法で隣接するサブアレイ内に構成されて、共振部の水平方向に延びたセットを形成して電磁エネルギを案内する。隣接するサブアレイもまた、垂直方向に延びてもよく、したがって、電磁エネルギが伝播するための蛇行する経路を形成することができるが、それぞれの隣接するサブアレイの支配的な延長部は、可能な限り最短の経路を使用して建設用供給物を伝播することが観察され得る。
【００５１】
隣接するサブアレイ５０５は、最後の共振部５０３’’’’に達するまで、この例では素子５０３’’’を含んで、反復的な方法でさらに延長してもよい。
【００５２】
隣接するサブアレイ５０５の最後の素子５０３’’’’は、案内された電磁エネルギ６０２を壁または窓構造の背後の空間に放出する放射素子として作用する。放出された電磁放射線６０３は、電界成分６０８を含み、最後の共振部５０３’’’’の整列によって決定される。放出された電磁波の電界成分の整列は、各動作周波数毎に類似していなくてもよい。
【００５３】
壁を貫通する隣接するサブアレイ５０５内の共振部５０３の数は、壁または窓構成の特性および素子５０３が動作する周波数の両方に依存するので、この与えられた例によって限定されない。実用的であるが、限定されない例は、２００ｍｍの厚みの窓枠で与えられてもよく、その場合、好ましくは、隣接するサブアレイ内に少なくとも３〜５個の素子が構成されている。
【００５４】
共振部５０３の隣接するサブアレイ５０５における素子間隔は、好ましくは、波長の１／１０と波長の１／４との間であるが、それは、たとえば、はるかに小さくすることができるので、これらの所定の限界に完全には拘束されない。共振部５０３は、隣接する共振部の敏感な近接場で動作するように構成されてもよい。これらの手段によって、強い電磁気的結合６０６が与えられてもよく、それは電磁気エネルギ６０２を壁または窓構造を通して効果的に案内するのに必要である。共振部群内の素子間隔は、共振部群５０２内の素子５０３の位置に依存して、不均一であってもよい。素子５０３は、隣接する素子間の電磁気的結合６０６を増加させるためにインターリーブされることもできる。単一の共振部で複数の動作周波数をカバーすることを目的としてもよい。これは、波長によって拘束されるいくつかの特定の素子間距離を標的にすることが任意になることを意味する。この理由から、強い近接場結合は、波長における距離よりも素子間隔に対するより正確な定義である。
【００５５】
第１共振部５０３’は、垂直方向または水平方向に分極した電界成分６０４、または垂直方向および水平方向に分極した電界成分の任意の重ね合わせを受信するように構成されてもよい。同様に、最後の共振部５０３’’’’は、垂直方向または水平方向に分極した電界成分６０４、または垂直方向および水平方向に分極した電界成分の任意の重ね合わせを受信および／または送信するように構成されてもよい。入射電磁波６０４の偏光角は、放出された電磁波６０８の偏光角と同じでなくてもよい。
【００５６】
図７は、性能を向上させるために、複数の隣接するサブアレイ５０５’，５０５’’，５０５’’’が垂直方向に整列されたスタックで組み立てられる場合の抽象化を示す。この例は、垂直方向に整列されたスタック上の複数の隣接するサブアレイの整列を示すが、本発明はここに提示された隣接するサブアレイの数に限定されない。共振部の第１の隣接するサブアレイ５０５’は、入射電磁放射線６０１から受信された電磁エネルギの伝播トンネルを提供するように建設用供給物９０内に構成される。
【００５７】
共振部の第２の隣接するサブアレイ５０５’’は、共振部の第２の隣接するサブアレイ５０５’’が共振部の第１の隣接するサブアレイ５０５’の位置から垂直方向に位置付けられる構成において、建設用供給物９０内に構成されている。２つの隣接するサブアレイの垂直方向に整列した構成は、アレイ群を形成し、これにより動作を改善させることができる。共振部の第３の隣接するサブアレイ５０５’’’は、共振部の第３の隣接するサブアレイ５０５’’’が共振部の第２の隣接するサブアレイ５０５’’の位置から垂直方向に位置付けられる構成において、建設用供給物９０内に構成されている。隣接するサブアレイ５０５’，５０５’’，５０５’’’のそれぞれは、電磁エネルギの伝播トンネルを提供し、入射電磁放射線６０１から受信された、案内された電磁エネルギ６０２’，６０２’’，６０２’’’を搬送する。共振部の隣接するサブアレイ５０５’，５０５’’，５０５’’’のそれぞれは、ターゲット無線装置の空間８１への放出された電磁放射線６０３’，６０３’’，６０３’’’の線源として作用する。隣接するサブアレイ５０５’，５０５’’，５０５’’’の注意深い設計および位置決めによって、放出された電磁放射線６０３’，６０３’’，６０３’’’のこれらの分離した線源は、ターゲット無線装置の空間８１内への建設的な干渉に寄与する。その結果、放射された電磁波は同相で合計され、制御可能な指向性を有する放射パターンを得ることができる。この放射パターンの最大指向性は、アレイアンテナ設計規則に基づいて定義することができる。
【００５８】
壁１００の表面に垂直な方向に最大指向性を向けることが目的であってもよい。これらの手段によって、無給電中継装置構成５０１によって提供される最大通信距離は、壁１００の両側で最大化され得る。
【００５９】
放射パターンの改善に加えて、複数の隣接するサブアレイ５０５を使用することによって、入射電磁波の空間８０からターゲット無線装置の空間８１に伝達される電磁エネルギの総量を増加させてもよい。
【００６０】
図８ａおよび図８ｂは、中継装置の放射パターンを調整することによって効率を最大にすることができる方法を示す。図８ａは仰角ビーム幅調整の例を示し、図８ｂは方位角ビーム幅調整の例を示す。
【００６１】
本発明の目的は、基地局、または同等の無線接点の方向からの電磁放射線を受信し、さらにターゲット無線装置が配置されている空間に、この受信された電磁エネルギを再放射することである。建物の壁に関して、セルラ方式基地局および他の地上波ラジオ局の電磁信号が到着する最も可能性のある仰角は、水平線の上下両方に集中する小さな仰角であってもよい。この最も可能性のある到着方向に対して、水平線の周りに集中した仰角で入射電磁放射線６０１の受信を最大にすることが目的である。
【００６２】
メインローブ６０９の仰角は、無給電中継装置構成５０１の放射パターンが最も高い指向性を有し、かつ電磁エネルギの受信および放射効率が最高になっている仰角ビーム幅を表す。６０９’は、入射電磁波の空間８０におけるメインローブの仰角を表す。６０９’’は、ターゲット無線装置の空間８１におけるメインローブの仰角を表す。無給電中継装置構成の放射特性は、相反的であってもよく、これは電磁信号の伝播が両方の伝播方向において同様に挙動することを意味する。
【００６３】
以下において、無給電中継装置構成５０１の機能性は、バイスタティックレーダ断面およびモノスタティックレーダ断面で説明される。無給電中継装置構成の解析におけるレーダ断面の使用は、電磁エネルギをシステムに供給する実際のアンテナまたはコネクタが存在しないので、有益であり得るが、むしろ非近接場平面波が構造の照明に使用される。
【００６４】
まず、モノスタティックレーダ断面積において、メインローブ６０１’の仰角は、最小反射電磁信号のビーム幅を示しており、これは、入射電磁放射線６０１が入射電磁波の空間８０から到着したとき、モノスタティックレーダ断面の目標最小面積として解釈されてもよい。バイスティックレーダ断面において、メインローブ６０１’’の仰角は、入射電磁放射６０１が入射電磁波の空間８０から到着したとき、バイスタティックレーダ断面の目標最大値のビーム幅を示し、放出された電磁放射線６０３は散乱電磁波として解釈される。
【００６５】
仰角の狭いビーム幅は、共振部群５０２の垂直方向の延長によって達成される。ビーム制御は、十分に確立されたアンテナアレイ設計の規則で定義される。
【００６６】
入射電磁放射線６０１が到着する方位角は、壁１００によって規定される半球内の任意の角度であり得る。したがって、メインローブ６１０の方位角を最大にすることが目的である。方位角平面におけるビーム幅は、無給電中継装置構成の幅が小さく保たれる場合に最大化することができ、これは、共振部群５０２が狭い垂直に延びた共振部群５０３として現れることを意味する。壁１００又は建設用供給物９０に平行な平面における共振部群５０３の水平方向延長部は、好ましくは、波長の１／１０より小さく保たれる。
【００６７】
ここで強調されているのは、共振部群５０２の主要な水平方向延長部は、壁１００または建設用供給物９０の平面に垂直な方向に延びる。これは、方位角平面におけるビーム幅に寄与しないが、電磁エネルギ６０２を案内して建設用供給物９０を通過させる。
【００６８】
メインローブ６１０’の方位角は、入射電磁波の空間８０におけるビーム幅を表す。これは、仰角６０１’と同様の方法でモノスタティックレーダ断面を用いて分析することもできる。メインローブ６１０’’の方位角は、ターゲット無線装置の空間８１におけるビーム幅を表す。これは、仰角６０１’’と同様の方法でバイスタティックレーダ断面を用いて分析することもできる。
【００６９】
図９は、どのようにして空間ダイバーシティが複数の無給電中継装置構成を使用して利用することができるのかを示す。無給電中継装置構成の複数の組立体は、拡張された方位角ビーム６１０を達成し、案内された電磁エネルギ６０２の合計量、および空間８１およびアンテナ構成７０１のための空間ダイバーシティを増加させるために使用することができる。図９において、参照符号５０１’は１つの無給電中継装置構成を示し、参照符号５０１’’は建設用供給物９０の別の場所で組み立てられた第２無給電中継装置構成を示す。図９の実施形態では、壁１００の窓開口は、保護プレート２１１によって部分的に覆われている。これらのプレート２１１は、気象条件に耐性がある金属または他の材料であってもよい。
【００７０】
いくつかの窓組立体では、壁にシャドーイングエッジ１０８が存在し、これらが方位角平面内のブラインド角につながる可能性がある。このシャドウイング効果を克服するために、無給電中継装置構成を、同じ窓２００の複数の縦枠２０２内に組み立てることができる。窓組立体２００の外装シェル２０６がアルミニウムクラッドを有する場合、無給電中継装置構成の効率は、金属部品のシャドーイングのために低下することがある。これを克服するために、外枠２０８の電気的に非導電性のパーツを、窓枠の周りのいくつかまたはすべての場所で使用することができる。材料は、プラスチック（ＰＶＣ、ｕＰＶＣ）、ガラス繊維、または建設用供給物の外面に使用するのに適した他の複合材料または非導電性材料であればよい。また、フレーム全体を電気的に非導電性にすることもできる。
【００７１】
一実施形態に従えば、シャドウイングエッジ１０８は、金属シートのような導電性シートによって部分的に覆われてもよい。これにより、信号に対する壁の影響を減衰させることが可能である。
【００７２】
共振部５０３’は、外装シェル２０８と統合して、さらに効率を向上させることも可能である。また、第１素子が水平線に対してより広い視界を有する場合、方位角ビーム幅が増加することができる。
【００７３】
また、アンテナ構成７０１が存在する場合、複数の無給電中継装置構成の使用によって提供される空間ダイバーシティを使用して、取り付けられた無線受信機の信号品質を改善することができる。建設用供給物９０における多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナを使用することによって、単一アンテナ構成７０１だけを用いた場合に比べ、データ速度を高めることができる。
【００７４】
共振部の形状の変形例のいくつかの例は、図１０ａ〜図１０ｅに表されており、共振部５０３の形状が、上述の例と同様である必要はないことを示している。共振部５０３の設計のためのいくつかの基準は、それらが導電性であり、形状が所望の周波数または周波数で共振するようなものであり、壁または壁の外側表面と内側表面との間（すなわち、外部空間と部屋との間）にコールドブリッジを形成しないことである。さらに、図１０ａ〜図１０ｅの例から分かるように、共振部５０３は、１つ以上の再放射素子５１４によって形成されてもよい。たとえば、図１０ｂの実施形態では、それぞれ２つ以上の共振部５０３を含む８つの再放射素子５１４が存在する。
【００７５】
一実施形態に従えば、無給電中継装置構成５０１の周波数挙動は、たとえば、素子間同調コンポーネントを使用することによって制御されてもよい。これは特に、単一共振部５０３のために設計された複数の動作周波数範囲が存在する場合に有用である。図１１ａはおよび図１１ｂは、そのような実施形態の一例を示す図である。図１１ａの実施形態では、同調成分は垂直同調成分であり、図１１ｂの実施形態では同調成分は水平同調成分である。電磁エネルギが導かれる外部電気負荷が存在しなくとも、共振部群５０２内に埋め込まれた素子間同調コンポーネント５０４（１つの共振部５０３から別の共振部５０３）を使用してもよい。
【００７６】
素子間同調コンポーネント５０４は、受動集中コンポーネントまたは受動分散コンポーネントであり、共振部５０３またはそのような素子群の電磁的挙動を調整するために使用される。同調コンポーネントは、インダクタ、またはキャパシタ、またはそのようなコンポーネントの組み合わせであってもよい。同調コンポーネント５０４は、第１共振部５０３’への入射電磁放射線６０１の結合を向上させるために、共振部５０３のインピーダンスを調整するために使用することができる。また、同調コンポーネント５０４は、単一の共振部の高次共鳴の周波数挙動を調整するために使用されてもよい。実用的な例であり、限定される例ではないが、共振部は、約９００ＭＨｚのその最低共振周波数で動作するように構成され、素子間同調コンポーネントは、１８００ＭＨｚおよび２１００ＭＨｚの周波数範囲においても効果的に共振するように同じ素子５０３を構成するために使用される。上述の例に加えて、素子間同調コンポーネント５０４が共振部５０３の間の電磁気的結合６０６を増加させるために使用される場合にもそのような使用例を得ることができる。
【００７７】
図１２ａは、水平および垂直同調コンポーネントが示された例を示す。この例では、各共振部５０６，５０７，５０８は、簡略化のために等しい長さを有するが、この長さは、不均等であってもよい。この例において、素子が素子間整合コンポーネントに組み合わされたとき、周波数帯域の挙動の違いを強調するために、符号５０６〜５０８が５０３の代わりに使用される。全ての素子５０６，５０７，５０８は、図１２ｂの周波数応答において５０９で示される周波数範囲Ａにおいて共振する。周波数範囲Ａの伝送チャネルは、曲線５０９で示される。これは、本明細書において、個々の素子５０６，５０７，５０８の動作周波数範囲、すなわち周波数帯域の伝送チャネルを表すものと想定される。曲線５１０は、周波数範囲Ｂ（Ｂ＜Ａ）における伝送チャネルの周波数応答を示し、これは、素子５０６と素子５０７との組み合わせに対する周波数帯域の伝送チャネルである。曲線５１１は、周波数範囲Ｃ（Ｃ＜Ｂ）における伝送チャネルを示し、これは、素子５０６，５０７，５０８の組み合わせに対する周波数帯域の伝送チャネルである。同調素子５０４’は、垂直方向に積層された素子５０６および５０７の間で使用されるカットオフ周波数５１２’を有するローパスフィルタである。カットオフ周波数は、動作周波数範囲Ａ（５０９）よりも低く、動作周波数範囲Ｂ（５１０）よりも高い。素子５０６および５０７は、したがって、ローパスフィルタ５０４’に電気的に組み合わせられ、周波数範囲Ａよりも低い周波数範囲５１０内に新規伝送チャネルＢを形成する。同様に同調素子５０４’’は、動作周波数範囲Ｂ（５１０）よりも低いカットオフ周波数５１２’’を有するローパスフィルタである。これは、本例では全て垂直方向に積層された素子（５０６，５０７，５０８）と組み合わされ、周波数帯域５１０よりも低い第３動作周波数帯域Ｃ（５１１）を形成する。
【００７８】
本例では、個々の共振部の形状に影響を与えることなく、共振部を電気的に結合して付加的な動作周波数帯域を形成する１つの方法を示した。また、異なる共振部は、それら自体の動作の複数の共振周波数範囲を有してもよく、これは適切な素子間同調コンポーネントを使用してさらに詳細に解析することができる。
【００７９】
異なるフィルタリング回路の可能性のある組み合わせは、本明細書に示された実施例によって限定されない。共振部群５０２の異なる部分は、素子間整合コンポーネントの異なる組み合わせを有してもよい。離れた共振部の長さを電気的に延長する方法に加えて、本明細書では別の例示的な方法も示される。コンデンサ５０４は、共振部の水平方向に形成された対の間に追加することができる。これは、隣接する素子間の電磁気的結合を増加させる１つの方法であり、したがって、構造体５０１から電磁エネルギ６０２を案内し、構造体の効率を向上させる。適切な容量値を用いることによって、共振部から隣接する共振部への伝送インピーダンスは小さくなってもよい。これは、さらに効率的な電磁気的結合が原因である。
【００８０】
本発明に従えば、装置５０１は、建設用供給物９０の一部が外部基地局または他の無線通信機器から電磁信号を受信し、ワイヤレスの無線機器によって利用可能である増幅信号レベルを提供するように構成される第２機能を有してもよい。
【００８１】
第２機能は、電気無線受信機のために増幅された信号レベルを提供するためのアンテナとして建設用供給物の一部を利用する構成に関する。図１３は、アンテナ構成７０１を有する共振部５０３の結合の例を示す。この構成は、建設用供給物９０に一体化され、たとえば、窓枠、剛性断熱パネル（たとえばポリウレタン）、または木製の壁支持棒であってもよい。アンテナ構成７０１は、案内された電磁エネルギ６０２の一部を捕捉するために使用されてもよい。この受信された電磁エネルギ７００は、外部無線装置、たとえば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）ルータまたは能動型セルラ中継装置に案内することができる。アンテナ構成７０１によって受信されたエネルギは、全て案内された電磁エネルギ６０２よりも小さい。アンテナ構成７０１は、電磁気的結合手段によって、共振部群５０２と結合する。効率的に行われるためには、無給電中継装置構成５０１が、アンテナ構成７０１を入射電磁波の空間８０に効果的に接続するために使用することができるように、アンテナ構成７０１が共振部５０３の近接場に位置することが有利である。さらに、入射電磁放射線６０１の電磁エネルギの一部は、アンテナ接続手段７０３、たとえば同軸ケーブルまたは接触ばねを使用してアンテナコネクタ７０２に案内されてもよい。この構成では、第１素子５０３’は、入射電磁放射線６０１を受信し、再放射する。矢印６０２は、案内された電磁エネルギを示し、矢印７００は、アンテナコネクタ７０２に案内される受信した電磁エネルギの一部を示す。
【００８２】
図１４は、アンテナ構成７０１に結合された共振部５０３’を示しており、ここでアンテナは窓ガラスの選択表面に実装される。アンテナ構成７０１は、ガラス３０１の導電性選択表面に直接実装される。ガラス３０２の非被覆表面は、アンテナの放射素子を形成するために使用される。選択的表面被覆の注意深く設計されたパターンを除去することによって、スロットアンテナラジエータをガラス３０２の表面に形成することができる。主放射素子７０４は、受信した電磁エネルギをアンテナ接続手段７０３を介してアンテナコネクタ７０２に案内するために使用される。ガラス３０２の表面には、たとえば、接続ばねまたは非接触電磁気的結合素子をその目的のために使用することができる。寄生放射素子７０５は、主放射素子７０４の近傍に構成され、主放射素子の追加の動作周波数領域を生成するか、または主放射素子７０４の動作周波数帯域を向上させる。
【００８３】
図１５ａおよび図１５ｂは、無給電中継装置構成を窓組立体２０に一体化する方法の一例を示す。無給電中継装置構成５０１は、縦枠２０２の外側に一体化される。保護カバー５１３は、摩耗または環境の影響、たとえば湿気に対する機械的な保護を提供するために構造体に追加することができる。無給電中継装置構成は、さらに視認できるようになる場合、縦枠２０２の内側に一体化することができ、保護カバー５１３は視認可能な表面になる。保護カバー５１３は、非導電性材料、たとえば、木材、プラスチック、ガラス繊維または任意の他の複合材料であってもよく、または塗料もしくはワニスの層であってもよい。本例では、共振部群５０２の第１素子５０３’を保持するために、外装シェル２０８の非導電性部分を利用する方法も示される。外装シェル２０８の非導電性部分は、無給電中継装置構成に機械的保護および環境保護（たとえば、雨およびＵＶ保護）を提供してもよい。本例では、第１素子５０３’は、組立体の前に物理的に離れたキャリア上に配置される。別の方法は、幅広いキャリア材料、たとえば素子５０３がエッチングされた非導電性可撓性シートを使用することである。このような幅広の可撓性シートは、縦枠２０２の側方に取り付けられ、その後、（図１５ｂに示される場合と一致するように）外装シェル２０８の非導電性部分の下に第１素子５０３’を配置するために折り畳まれる。
【００８４】
別の実施形態に従えば、保護カバー５１３は、導電性材料、たとえば金属メッシュであってもよい。
【００８５】
図１６ａおよび図１６ｂは、たとえば共振部５０３が窓枠の内側に埋め込まれている場合を示す。窓枠２０１、またはその一部、たとえば縦枠２０２は、非導電性の材料、たとえばガラス繊維、ｕＰＶＣ、または他の適切な材料をを使用して作製することができる。窓枠のエネルギ効率を向上させるために絶縁キャビティ２０９が枠内で利用されることが一般的である。これらの絶縁キャビティ２０９は、空気充填、ガス充填であってもよく、または低い熱伝導率を有するいくつかの他の断熱材料、たとえばポリウレタン発泡体（ＰＵＲ、ＰＩＲ）が存在してもよい。断熱キャビティ２０９は、共振部に使用可能な統合場所を提供し、これらのキャビティは、無給電中継装置構成５０１として動作する窓組立体２００の一部を構成するために使用することができる。素子５０３は、金属から切り出されてもよいが、任意の他の導電性材料、たとえば炭素繊維から作製されてもよい。図１６ａにおいて、参照符号２０４は、窓の上枠（すなわち、窓の上部）を示し、参照符号１００は、壁を示し、参照符号２０８は外装シェルの非導電性部分を示す。
【００８６】
図１７は、２つの無給電中継装置５０１が窓３０１の上方に水平に設置され、２つの無給電中継装置５０１が窓３０１に垂直に設置される例を示す。
【００８７】
図１８ａおよび図１８ｂは、無給電中継装置構成５０１への拡張が使用可能である別の一体化例を示す。延長部５０１’は、たとえば、外側縦枠２０７に取り付けられてもよい。一実施形態に従えば、導電ストリップ２１０は、図１８ｂに示されるように、延長部５０１’と壁１００との間に設置されてもよい。.このストリップ２１０は、特に壁１００がコンクリート壁であるときに、壁１００が電磁信号に生じさせ得る損失を減少させてもよく、または一層除去してもよい。
【００８８】
図１８ｃおよび図１８ｄは、無給電中継装置構成５０１が壁の外側に延びるさらに別の一体化例を示す。図１８ｃは上面図であり、図１８ｄは窓開口部の縁部における壁１００の断面の側面図である。少なくとも１つの共振部５０３’が壁構造体の外側にある。この場合、クラッド２０６は、導電性であってもよい。さらに別の実施形態では、クラッド２０６が導電性である場合、いくつかの共振部５０３’が、クラッド２０６、たとえばスロット放射体（図示せず）として形成されてもよい。
【００８９】
図１９は、スロット放射体３０２’の群として窓ガラス３０１の表面上に無給電中継装置構成５０１を形成した例を示す。この場合、外装シェル２０６は、アルミニウムクラッドで作製されてもよい。
【００９０】
図２０は、共振部の１以上のサブアレイ５０５が、隣接する共振部が平行ではなく、隣接する２つの共振部の間の距離が、隣接する共振部の異なる端部において異なるように形成される一例を示す。この種の構成は、矢印６０１によって示されるように上方または下方に向けられた無給電中継装置の少なくとも片側の放射パターンを形成するために使用されてもよい。したがって、無給電中継装置は、たとえば、放射パターンが水平方向にある状況と比較して空からの信号をより良好に受信することができる。このような構成は、衛星からの信号、たとえば衛星ナビゲーションシステムからの信号、たとえば、ＧＰＳ，ＧＬＯＮＡＳＳ，ＧＡＬＩＬＥＯ，Ｂｅｉｄｏｕ、および衛星ベースの通信システム、たとえば、イリジウム、インマルサット、グローバルスター、ワンウェブ、またはスペースＸを受信する場合に有用であってもよい。
【００９１】
図２１は、無給電中継装置構成５０１が、アルミニウムで覆われた２枚の絶縁パネル１０３の間の継ぎ目に取り付けられた例を示す。たとえば、無給電中継装置構成５０１は、図２２に示されるように建物の壁の支持レールの表面に取り付けられるか、図２３に示されるように建物の壁の１つの断熱パネル１０３の端部の表面に取り付けられるか、または２つの絶縁パネル１０３の間の継ぎ目に組み入れられる個別の断熱パネルに一体化されてもよい。
【００９２】
無給電中継装置５０１を製造するには多くの可能な方法がある。たとえば、共振部５０３は、木材、プラスチックおよび／またはガラス繊維部品の間に設置されてもよい。別の選択肢は、印刷（または他の追加の製造方法）またはエッチングを使用して、基板上に導電性材料の所望のパターンを形成することである。無給電中継装置５０１は、次いで、たとえば、接着剤または他の適切な方法を用いて建設用供給物の表面に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、無給電中継装置５０１は、建設用供給物に一体化されてもよい。無給電中継装置５０１を建設用供給物の表面に取り付ける場合、無給電中継装置５０１をプラスチックシート、板木などで覆うか、または無給電中継装置５０１の表面にワニスなどを塗布して保護してもよい。
【００９３】
図２４ａは、共振部５０３が、剛性断熱パネル１０３に積層された例を示す。断熱パネル１０３の両方の表面は、無給電中継装置５０１が断熱パネル１０３の１つの表面と当該表面を覆うカバー１０４との間に位置するように、カバー１０４によって覆われてもよい。
【００９４】
図２４ｂは、共振部５０３が、積層された剛性断熱パネル１０３の表面に積層された例を示す。断熱パネル１０３の両方の表面は、カバー１０４によって覆われ、無給電中継装置５０１は、カバー１０４上に位置する。追加カバー１０５であって、無給電中継装置５０１がその下に位置する追加カバー１０５が存在してもよい。
【００９５】
図２５ａおよび図２５ｂは、装置５０１を窓組立体２０に取り付ける方法のさらなる別の例を示す。装置５０１は、縦枠２０２の外側表面に取り付けられる。保護カバー５１３は、摩耗または環境の影響、たとえば湿気に対する機械的な保護を提供するために構造体に加えられてもよい。この実施形態では、保護カバー５１３は、導電性であるか、または導電性被覆を有する。保護カバー５１３は、１つ以上の共振素子５０３’、たとえばスリットラジエータを含む。これらの共振素子５０３’は、外部空間と装置５０１との間で電磁信号を伝送するために使用されてもよい。この種の保護カバー５１３は、外装シェル２０６がアルミニウムまたは他の導電性材料で作製されている場合、信号伝播を向上することもできる。
【００９６】
一実施形態に従えば、共振部５０３は、可撓性材料の別の層によって覆われた可撓性基板、たとえばプラスチックの表面上に形成されてもよい。したがって、装置５０１は、基板としての第１層と、共振部５０３を含む第２層と、カバーとしての第３層とを備える。この種類の装置５０１は、基板とカバーとが元のロールから来た後、共振部５０３および他の可能性のある素子が基板上に貼り付けられ、カバーが装置５０１のウェブを得るために構造体の上に挿入される、いわゆるロール・ツー・ロールプロセス（別名、リールツーリールプロセスまたはウェブプロセス）を用いて形成されてもよい。次いで、ウェブは、受けロールに提供されてもよい。装置５０１はウェブから切り離されてもよい。この種の装置５０１は、たとえば、接着剤を使用することによって建設用供給物に取り付けられてもよい。
【００９７】
窓枠材料は、木材、プラスチック（ＰＶＣ、ｕＰＶＣ、ビニル、および他のプラスチック材料）、ガラス繊維、または他の複合材料であってもよい。多くの種類の窓は、さまざまな素材、たとえば、木材およびアルミニウム、木材およびｕＰＶＣ、ｕＰＶＣおよび木材、またはガラス繊維および木材などの組み合わせである。
【００９８】
共振部５０３に使用される材料は、好ましくは導電性材料、たとえば、シート金属、導電性プラスチックなどである。使用されるシート金属は、たとえば、アルミニウムまたは銅シートであってもよい。別の可能性は、たとえば材料に導電性被覆を付与することによって、導電性になるように処理された、より導電性の低い材料または電気絶縁体を使用することである。
【００９９】
以下に、いくつかの実施例を示す。
【０１００】
第１実施例に従えば、電磁信号を受信し、再放射するための、建設用供給物９０に取り付けられるように構成された装置５０１であって、
電磁信号の電磁エネルギを建設用供給物９０の一方側から当該建設用供給物９０の他方側に案内するための伝播経路を形成するための共振部５０３電磁浮遊群５０２を含み、
共振部５０３電磁浮遊群５０２は、少なくとも、第１共振部５０３’と伝播経路の方向に隣接する第１共振部５０３’の近接場に位置付けられた第２共振部５０３’’とを含む装置５０１を提供する。
【０１０１】
装置５０１の一実施形態に従えば、電磁浮遊群５０２は、伝播経路の方向に少なくとも２列の共振部５０３を含む。
【０１０２】
装置５０１の一実施形態に従えば、各列は、２以上の共振部５０３を含む。
【０１０３】
一実施形態に従えば、装置５０１は、２以上の前記共振部５０３を含む少なくとも１つの再放射素子５１４を含む。
【０１０４】
装置５０１の一実施形態に従えば、電磁浮遊群５０２は、伝播経路に垂直な方向に列を形成する２以上の共振部５０３を有する組立体に構成される。
【０１０５】
装置５０１の一実施形態に従えば、電磁浮遊群５０２は、少なくとも１つの以下の方向、
伝播経路、
伝播経路に対して垂直な方向、に向かってジグザグパターンに従って位置付けられた共振部５０３を有する組立体に構成される。
【０１０６】
一実施形態に従えば、装置５０１は、窓２００のフレーム２０１に取り付けられるように構成される。
【０１０７】
装置５０１の一実施形態に従えば、少なくとも１つの共振部５０３は、建設用供給物９０の外側に延びるように構成される。
【０１０８】
装置５０１の一実施形態に従えば、共振部５０３は、電気的に導通している。
【０１０９】
装置５０１の一実施形態に従えば、共振部５０３は、１以上の以下の形状、
長方形状、
蛇行形状、
円形状、
三角形状を有する。
【０１１０】
装置５０１の一実施形態に従えば、電磁浮遊群５０２は、共振部５０３の第１セットと共振部５０３の第２セットとを含み、共振部５０３の第１セットは、第１周波数範囲で動作するように構成され、共振部５０３の第２セットは、第２周波数範囲で動作するように構成される。
【０１１１】
一実施形態に従えば、装置５０１は、アンテナ７０１、およびアンテナ７０１を介して電磁エネルギの一部を伝達するための手段７０２、７０３をさらに含む。
【０１１２】
装置５０１の一実施形態に従えば、アンテナ７０１は、少なくとも1つの共振部５０３と電磁気的に結合するように構成される。
【０１１３】
装置５０１の一実施形態に従えば、少なくとも１つの共振部５０３は、アンテナ７０１の放射パターンを少なくとも１つの方向に強化するように構成される。
【０１１４】
一実施形態に従えば、装置５０１は、装置５０１の周波数挙動を制御する１以上の共振部のインピーダンスを整合させる手段５０４をさらに含む。
【０１１５】
第２実施例に従えば、建設用供給物９０に取り付けられた装置５０１によって、電磁信号を受信および再放射するための方法であって、
伝播経路を形成する共振部５０３電磁浮遊群５０２によって電磁信号を受信することと、
電磁信号の電磁エネルギを建設用供給物９０の一方側から建設用供給物９０の他方側に案内するために、共振部５０３電磁浮遊群５０２を使用することとを含み、
電磁エネルギは、第１共振部５０３’によって、隣接する第１共振部５０３’の近接場に位置づけられた第２共振部５０３’’に伝達される方法を提供する。
【０１１６】
本方法の一実施形態に従えば、電磁浮遊群５０２は、伝播経路の方向に少なくとも２つの列で共振部５０３を含み、電磁エネルギは、共振部５０３の各列によって伝達される。
【０１１７】
本方法の一実施形態に従えば、電磁浮遊群５０２は、共振部５０３の第１セットと、共振部５０３の第２セットとを含み、共振部５０３の第１セットは、第１周波数範囲で動作するように構成され、共振部５０３の第２セットは、第２周波数範囲で動作するように構成され、第１周波数範囲の電磁エネルギは、共振部５０３の第１セットによって伝送され、第２周波数範囲の電磁エネルギは、共振部５０３の第２セットによって伝達される。
【０１１８】
本方法の一実施形態に従えば、装置５０１は、アンテナ７０１をさらに含み、電磁エネルギの一部はアンテナ７０１を介して伝送される。
【０１１９】
本方法の一実施形態に従えば、窓の一部は、電磁エネルギを１以上の共振部５０３に／から伝達するためのアンテナとして動作する。
【０１２０】
本方法の一実施形態に従えば、以下の１つ以上、
窓の金属枠、
窓の金属サッシュ、
窓パネルの導電性表面、がアンテナとして動作する。
【０１２１】
第３実施例に従えば、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置５０１を含む建設用供給物が提供される。
【０１２２】
一実施形態に従えば、建設用供給物は、断熱ボードであり、装置５０１は、絶縁基板に接続して積層される。
【０１２３】
第３実施例に従えば、窓枠と組み立てられた装置５０１であり、電磁エネルギを案内して、電磁エネルギが窓ガラスを迂回して窓枠の一部を通る、上述の任意の実施例に係る装置５０１を含む中継装置システムが提供される。
【０１２４】
本発明は、上述の実施形態にのみ限定されず、添付の特許請求の範囲内で変更されてもよい。
【図１】
2019503636.tif 000003
【図２】
2019503636.tif 000004
【図３】
2019503636.tif 000005
【図４】
2019503636.tif 000006
【図５】
2019503636.tif 000007
【図６】
2019503636.tif 000008
【図７】
2019503636.tif 000009
【図８ａ】
2019503636.tif 000010
【図８ｂ】
2019503636.tif 000011
【図９】
2019503636.tif 000012
【図１０ａ】
2019503636.tif 000013
【図１０ｂ】
2019503636.tif 000014
【図１０ｃ】
2019503636.tif 000015
【図１０ｄ】
2019503636.tif 000016
【図１０ｅ】
2019503636.tif 000017
【図１１ａ】
2019503636.tif 000018
【図１１ｂ】
2019503636.tif 000019
【図１２ａ】
2019503636.tif 000020
【図１２ｂ】
2019503636.tif 000021
【図１３】
2019503636.tif 000022
【図１４】
2019503636.tif 000023
【図１５ａ−１５ｂ】
2019503636.tif 000024
【図１６ａ】
2019503636.tif 000025
【図１６ｂ】
2019503636.tif 000026
【図１７】
2019503636.tif 000027
【図１８ａ】
2019503636.tif 000028
【図１８ｂ】
2019503636.tif 000029
【図１８ｃ】
2019503636.tif 000030
【図１８ｄ】
2019503636.tif 000031
【図１９】
2019503636.tif 000032
【図２０】
2019503636.tif 000033
【図２１】
2019503636.tif 000034
【図２２】
2019503636.tif 000035
【図２３】
2019503636.tif 000036
【図２４ａ】
2019503636.tif 000037
【図２４ｂ】
2019503636.tif 000038
【図２５ａ】
2019503636.tif 000039
【図２５ｂ】
2019503636.tif 000040
【国際調査報告】
2019503636.tif 000041
2019503636.tif 000042
2019503636.tif 000043
2019503636.tif 000044