(57)【要約】【課題】ミリ波通信及びセンチ波通信をサポートする通信回路などの、改善した無線通信回路を有する電子デバイスを提供する。【解決手段】電子デバイスは、誘電体カバー層と、誘電体基板と、誘電体カバー層を通してミリ波信号を伝達するための誘電体基板上のフェーズドアンテナアレイとを備えることができる。本アレイは、誘電体層に搭載された導電性トレースを含むことができる。導電性トレースは、フェーズドアンテナアレイ用のパッチ素子又は寄生素子を形成することができる。誘電体層は、アレイの動作波長でアレイ用の１／４波インピーダンス変成器を形成するように選択された誘電率及び厚さを有することができる。基板は、本アレイ内のアンテナのそれぞれを横方向に取り囲んでいる導電ビアのフェンスを含むことができる。【選択図】図１
2019186942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体カバー層と、
前記誘電体カバー層に搭載された表面を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板上のフェーズドアンテナアレイと、を備え、前記フェーズドアンテナアレイが、前記誘電体基板の前記表面に導電性トレースを含み、前記フェーズドアンテナアレイが、前記誘電体カバー層を介して１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数の高周波信号を送信するように構成されている、
電子デバイス。
【請求項２】
前記電子デバイスが、第１の面及び第２の面を有し、かつ、
ディスプレイカバー層、及び前記ディスプレイカバー層を通して光を放出する画素回路を有するディスプレイを更に備え、前記ディスプレイカバー層が前記電子デバイスの前記第１の面を形成し、前記誘電体カバー層が前記電子デバイスの前記第２の面を形成する、
請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記誘電体カバー層が、ガラス及びセラミックからなるグループから選択される材料を含む、請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記電子デバイスが、第１の面及び第２の面を有し、かつ、
画素回路を有するディスプレイを更に備え、前記画素回路が、前記誘電体カバー層を通して光を放出するように構成されている、
請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記導電性トレースが、前記誘電体カバー層の表面と直接接触している、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記誘電体基板の前記表面を前記誘電体カバー層に取り付ける接着層を更に備え、前記導電性トレースが、前記接着層と直接接触している、
請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記接着層が２００マイクロメートル〜５００マイクロメートルの厚さを有し、前記誘電体カバー層が第１の誘電率を有し、前記接着剤が前記第１の誘電率よりも小さい第２の誘電率を有する、請求項６に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記誘電体カバー層が０．７ｍｍ〜１．１ｍｍの厚さを有する、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記フェーズドアンテナアレイが、
前記誘電体基板内に埋め込まれた接地トレースを有するアンテナ、前記接地トレースと前記導電性トレースとの間に挿入されたパッチ素子、及び前記導電性トレースから形成された寄生素子
を含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記パッチ素子上の第１の正極アンテナフィード端子に結合された第１の伝送線経路と、
前記パッチ素子上の第２の正極アンテナフィード端子に結合された第２の伝送線経路と、
を更に備える、請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記導電性トレースが、十字形状を有し、かつ、前記パッチ素子上の前記第１の正極アンテナフィード端子及び前記第２の正極アンテナフィード端子と重なり合う、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
前記フェーズドアンテナアレイが、
前記誘電体基板内に埋め込まれた接地トレースを有するアンテナ、及び前記誘電体基板の前記表面の前記導電性トレースに結合された正極アンテナフィード端子を含み、前記導電性トレースが、前記アンテナ用のアンテナ共振素子を形成する、
請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
前記フェーズドアンテナアレイが、前記誘電体基板内に埋め込まれた接地トレース、及び複数のアンテナユニットセルを含み、前記複数のアンテナユニットセル内の各アンテナユニットセルが、
前記誘電体基板を貫通して前記接地トレースから前記誘電体基板の前記表面まで延びる導電ビアのフェンスであって、前記導電ビアのフェンスと前記接地トレースとが、空洞を画定する、導電ビアのフェンス、及び
前記空洞内のアンテナ共振素子
を含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
前記複数のアンテナユニットセル内の各アンテナユニットセルが、
前記空洞内の追加のアンテナ共振素子を更に含み、前記アンテナ共振素子が、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの間の第１の周波数の高周波信号を送信するように構成されており、前記第２のアンテナ共振素子が、前記第１の周波数とは異なる１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの第２の周波数の高周波信号を送信するように構成されている、
を更に含む、請求項１３に記載の電子デバイス。
【請求項１５】
誘電体層と、
前記誘電体層に結合された表面を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板上のフェーズドアンテナアレイと、を備える電子デバイスであって、前記フェーズドアンテナアレイが、前記誘電体層を介して１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数の高周波信号を送信するように構成されており、前記誘電体層が、前記周波数で前記フェーズドアンテナアレイ用の１／４波インピーダンス変成器を形成するように構成されている、
電子デバイス。
【請求項１６】
前記周波数の前記高周波信号が、前記誘電体層を介して伝搬する間に有効波長を呈し、前記誘電体層が、前記有効波長の０．１５〜０．２５倍の厚さを有する、請求項１５に記載の電子デバイス。
【請求項１７】
前記誘電体層が、３．０〜１０．０の誘電率を有し、前記フェーズドアンテナアレイが、前記誘電体基板の前記表面に導電性トレースを含む、請求項１６に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
誘電体筐体壁と、
前記誘電体筐体壁に結合された誘電体基板と、
前記誘電体筐体壁を介して１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数の高周波信号を伝達するように構成されている、前記誘電体基板上のフェーズドアンテナアレイと、
を備える電子デバイスであって、前記フェーズドアンテナアレイが、
複数のアンテナであって、前記複数のアンテナ内の各アンテナが、前記誘電体筐体壁に取り付けられた導電性トレースを含む、複数のアンテナ、及び
導電ビアのフェンスであって、前記導電ビアのフェンスが、前記誘電体基板を貫通して延び、かつ、前記複数のアンテナの各アンテナ内で前記導電性トレースを横方向に取り囲む、導電ビアのフェンス
を含む、電子デバイス。
【請求項１９】
前記導電ビアのフェンスが、六角形形状、五角形形状、及び矩形形状からなるグループから選択される形状を有する導電ビアのセットを含む、請求項１８に記載の電子デバイス。
【請求項２０】
前記複数のアンテナが、第１のアンテナ及び第２のアンテナを含み、前記第１のアンテナが、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの第１の周波数の高周波信号を伝達するように構成されており、前記第２のアンテナが、前記第１の周波数よりも大きい１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの第２の周波数の高周波信号を伝達するように構成されており、前記導電ビアのフェンスが、
前記第１のアンテナを横方向に取り囲む導電ビアの第１のセット、及び
前記第２アンテナを横方向に取り囲む導電ビアの第２のセットを含み、前記導電ビアの第１のセットが第１の形状を有し、前記導電ビアの第２のセットが、前記第１の形状とは異なる第２の形状を有する、
請求項１８に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、概して電子デバイスに関し、より具体的には、無線通信回路を有する電子デバイスに関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、この参照によりその全体が本明細書内に組み入れられる、２０１８年４月１１日付で出願された、米国特許出願第１５／９５０，６７７号に対して優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスは、無線通信回路を含むことが多い。例えば、セルラー電話、コンピュータ、及び他のデバイスは、無線通信をサポートするためのアンテナ及び無線送受信機を含むことが多い。
【０００３】
ミリ波通信帯域及びセンチ波通信帯域内の無線通信をサポートすることが望ましいことがある。ミリ波通信（極高周波（extremely high frequency、ＥＨＦ）通信と呼ばれることもある）及びセンチ波通信は、約１０〜３００ＧＨｚの周波数での通信を伴う。これらの周波数での動作は、高帯域幅をサポートすることができるが、著しい困難を引き起こすことがある。例えば、アンテナによって発生されるミリ波通信信号は、様々な媒体を介した信号伝搬中の実質的な減衰及び／又は歪みを特徴とすることがあり、望ましくない表面波を媒体インターフェースにおいて生成することがある。
【０００４】
したがって、ミリ波通信及びセンチ波通信をサポートする通信回路などの、改善した無線通信回路を有する電子デバイスを提供できることが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００５】
電子デバイスは、無線回路を設けられてもよい。無線回路は、１つ以上のアンテナと、センチ波及びミリ波送受信機回路（例えば、１０ＧＨｚを超える周波数のアンテナ信号を送受信する回路）などの送受信機回路とを含むことができる。アンテナは、フェーズドアンテナアレイ内に配置することができる。
【０００６】
電子デバイスは、誘電体カバー層を有する筐体を含むことができる。フェーズドアンテナアレイは、誘電体基板上に形成することができ、基板の表面に導電性トレースを含むことができる。導電性トレースは、フェーズドアンテナアレイ内のアンテナ用のアンテナ共振素子又は寄生素子を形成することができる。基板の表面は、誘電体カバー層の内面に（例えば、接着剤の層を使用して）搭載することができる。誘電体カバー層は、誘電体カバー層がフェーズドアンテナアレイの動作波長でフェーズドアンテナアレイ用の１／４波インピーダンス変成器を形成するように選択された誘電率及び厚さを有することができる。このように構成されていると、誘電体カバー層内及び下の信号減衰及び弱め合う干渉を最小限に抑えることができる。フェーズドアンテナアレイは、フェーズドアンテナアレイの視野内の全ての角度にわたって十分なアンテナ利得を有する誘電体カバー層を介して高周波信号を伝達することができる。
【０００７】
基板は、フェーズドアンテナアレイ内のアンテナのそれぞれを横方向に取り囲んでいる導電ビアのフェンスを含むことができる。基板内の導電ビアと接地トレースのフェンスとは、フェーズドアンテナアレイ内の各アンテナ用の導電性空洞を画定することができる。導電性空洞、フェーズドアンテナアレイのアンテナ利得を向上させるように（例えば、誘電体カバー層内の信号減衰を緩和するように）機能することができる。導電ビアのフェンスは、基板の横方向領域にわたってユニットセルのパターンで配置されてもよい。ユニットセルは、デバイス内の空間要件に適合するように、かつ、フェーズドアンテナアレイから比較的離れている点での表面波伝搬を緩和するように配置又はタイリングされてもよい。フェーズドアンテナアレイは、所望であれば、異なる周波数をカバーするために異なる形状のアンテナ及びユニットセルを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る、例示的な電子デバイスの斜視図である。
【図２】一実施形態に係る、無線通信回路を有する例示的な電子デバイスの模式図である。
【図３】一実施形態に係る、信号のビームを方向付けるために、制御回路を使用して調整することができる例示的なフェーズドアンテナアレイの図である。
【図４】一実施形態に係る、例示的な無線通信回路の概略図である。
【図５】一実施形態に係る、寄生素子を有する例示的なパッチアンテナの斜視図である。
【図６】一実施形態に係る、前面及び後面に誘電体カバー層を有する例示的な電子デバイスの側面図である。
【図７】一実施形態に係る、電子デバイス内の誘電体カバー層に搭載することができる例示的なフェーズドアンテナアレイの側断面図である。
【図８】一実施形態に係る、図７に示した種類の誘電体カバー層に搭載された例示的なフェーズドアンテナアレイの伝送線モデルである。
【図９】一実施形態に係る、アンテナユニットセルの繰り返しパターンを有する例示的なフェーズドアンテナアレイの上視図である。
【図１０】一実施形態に係る、５つの縁部（側部）を有する例示的なアンテナユニットセルの上視図である。
【図１１】一実施形態に係る、六角形形状を有する例示的なアンテナユニットセルの上視図である。
【図１２】一実施形態に係る、異なる周波数をカバーするために異なるアンテナユニットセルを有する例示的なフェーズドアンテナアレイの上視図である。
【図１３】一実施形態に係る、異なる周波数をカバーするために２つの異なるアンテナを有する例示的なアンテナユニットセルの上視図である。
【図１４】一実施形態に係る、図６〜図１３に示した種類のフェーズドアンテナアレイに関連付けられた例示的なアンテナ放射パターンの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１の電子デバイス１０などの電子デバイスは、無線回路を含むことができる。無線回路は、１つ以上のアンテナを含むことができる。アンテナは、ミリ波通信及びセンチ波通信を処理するために使用されるフェーズドアンテナアレイを含むことができる。極高周波（ＥＨＦ）通信と呼ばれることもあるミリ波通信は、６０ＧＨｚ、又は約３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの他の周波数の信号を伴う。センチ波通信は、約１０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数の信号を伴う。本明細書では、ミリ波通信の使用を例として説明し得るが、センチ波通信、ＥＨＦ通信、又は任意の他の種類の通信を同様に使用してもよい。所望であれば、電子デバイスはまた、衛星航法システム信号、セルラー電話信号、無線ローカルエリアネットワーク信号、近距離通信、光に基づく無線通信、又は他の無線通信を処理するための無線通信回路を含むこともできる。
【００１０】
電子デバイス１０は、ポータブル電子デバイス又は他の適切な電子デバイスであってもよい。例えば、電子デバイス１０は、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、腕時計デバイスなどの幾分小さなデバイス、ペンダントデバイス、ヘッドフォンデバイス、イヤピースデバイス、又は他のウェアラブル若しくはミニチュアデバイス、セルラー電話などのハンドヘルドデバイス、メディアプレーヤ、又は他の小型ポータブルデバイスであってもよい。デバイス１０はまた、セットトップボックス、デスクトップコンピュータ、それにコンピュータ若しくは他の処理回路が統合されたディスプレイ、統合されたコンピュータを有しないディスプレイ、キオスク、ビル、若しくは車両に組み込まれた無線アクセスポイント、無線基地局、電子デバイス、又は他の適切な電子機器であってもよい。
【００１１】
デバイス１０は、筐体１２などの筐体を含むことができる。ケースと呼ばれることもある筐体１２は、プラスチック、ガラス、セラミック、繊維複合材、金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、など）、他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせから形成され得る。いくつかの状況では、筐体１２の一部は、誘電体又は他の低導電性材料（例えば、ガラス、セラミック、プラスチック、サファイア、など）から形成され得る。他の状況では筐体１２、又は筐体１２を構成する構造体の少なくとも一部は、金属素子から形成され得る。
【００１２】
所望であれば、デバイス１０はディスプレイ６などのディスプレイを有することができる。ディスプレイ６はデバイス１０の前面に搭載され得る。ディスプレイ６は、静電容量式タッチ電極を組み込んだタッチスクリーンであってもよく、又はタッチ非感知であってもよい。筐体１２の後面（すなわち、デバイス１０の前面の反対側のデバイス１０の面）は、後部筐体壁１２Ｒ（例えば、平面筐体壁）などの実質的に平面状の筐体壁を有してもよい。後部筐体壁１２Ｒは、後部筐体壁を完全に貫通する、したがって筐体１２の一部分を互いから離すスロットを有することができる。後部筐体壁は１２Ｒ、導電性部分及び／又は誘電部分を含むことができる。所望であれば、後部筐体壁１２Ｒは、薄い層で覆われた平面金属層を含んでも、あるいはガラス、プラスチック、サファイア若しくはセラミックなどの誘電体のコーティングを含んでもよい。筐体１２は、筐体１２を完全には貫通しない浅い溝も有してもよい。スロット及び溝は、プラスチック又は他の誘電体で充填され得る。所望であれば、（例えば、全体を通るスロットによって）互いに離れている筐体１２の一部分は、内部導電性構造体（例えば、スロットを橋渡しする金属薄板又は他の金属部材）によって接合されてもよい。
【００１３】
筐体１２は、周囲構造体１２Ｗなどの周囲筐体構造体を含んでもよい。本明細書では、周囲構造体１２Ｗと後部筐体壁１２Ｒの導電性部分とは、筐体１２の導電性構造体と総称され得る。周囲構造体１２Ｗは、デバイス１０及びディスプレイ６の周りに延びることができる。デバイス１０及びディスプレイ６が４つの縁部を有する矩形形状を有する構成では、周囲構造体１２Ｗは、（一例として）４つの対応する縁部を有する矩形リング形状を有し、かつ、デバイス１０の後部筐体壁１２Ｒから前面まで延びる周囲筐体構造体を使用して実装され得る。周囲構造体１２Ｗ又は周囲構造体１２Ｗの一部は、所望であれば、ディスプレイ６のベゼル（例えば、ディスプレイ６の４つの側部全てを取り囲み、及び／又はディスプレイ６をデバイス１０に保持するのに役立つ装飾用トリム）として機能を果たすことができる。所望であれば、周囲構造体１２Ｗは、（例えば、垂直側壁、湾曲側壁などを有する金属バンドを形成することによって）デバイス１０の側壁構造体も形成することができる。
【００１４】
周囲構造体１２Ｗは、金属などの導電性材料から形成されてもよく、したがって、（例として）周囲導電性筐体構造体、導電性筐体構造体、周囲金属構造体、周囲導電性側壁、周囲導電性側壁構造体、導電性筐体側壁、周囲導電性筐体側壁、側壁、側壁構造体、又は周囲導電性筐体部材と呼ばれることもある。周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、ステンレス鋼、アルミニウム、又は他の適切な材料などの金属から形成されてもよい。１つ、２つ、又は２つよりも多い別個の構造体が、周囲導電性筐体構造体１２Ｗを形成する際に使用されてもよい。
【００１５】
周囲導電性筐体構造体１２Ｗが均一な断面を有する必要はない。例えば、所望であれば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗの上部は、ディスプレイ６を適所に保持するのに役立つ内向きに突出したリップを有してもよい。周囲筐体構造体１２Ｗの下部も、拡大されたリップを（例えば、デバイス１０の後面の平面内に）有してもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、実質的に直線状の垂直側壁を有してもよく、湾曲側壁を有してもよく、又は他の適切な形状を有してもよい。いくつかの構成（例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗがディスプレイ６のベゼルとして機能する場合）においては、周囲導電性筐体構造体１２Ｗが筐体１２のリップの周りに延びてもよい（すなわち、周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、筐体１２のディスプレイ６を取り囲む縁部のみを覆い、筐体１２の側壁の残りの部分は覆わなくてもよい）。
【００１６】
後部筐体壁１２Ｒの後面は、ディスプレイ６に対して平行な平面内に位置してもよい。後部筐体壁１２Ｒの一部又は全部が金属から形成されているデバイス１０の構成では、周囲導電性筐体構造体１２Ｗの一部を、後部筐体壁１２Ｒを形成する筐体構造体の一体部分として形成することが望ましい可能性がある。例えば、デバイス１０の後部筐体壁１２Ｒは、平面金属構造体を含んでもよく、筐体１２の側部の周囲筐体構造体１２Ｗの一部分は、平面金属構造体の平坦な又は湾曲した垂直に延びる一体の金属部分として形成されてもよい（例えば、筐体構造体１２Ｒ及び１２Ｗは、一体型構成の金属の連続部品から形成されてもよい）。このような筐体構造体は、所望であれば、金属のブロックから機械加工されてもよく、及び／又は一緒に組み立てられて筐体１２を形成する複数の金属片を含んでもよい。後部筐体壁１２Ｒは、１つ以上、２つ以上、又は３つ以上の部分を有してもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗ及び／又は後部筐体壁１２Ｒの導電性部分は、デバイス１０の１つ以上の外面（例えば、デバイス１０のユーザから見える面）を形成してもよく、並びに／あるいはデバイス１０の外面を形成しない内部構造体（例えば、ガラス、セラミック、プラスチックなどの誘電材料を含み得る薄い装飾層、保護コーティング、及び／又は他のコーティング層などの層で覆われた導電性構造体、あるいはデバイス１０の外面を形成し、及び／又は周囲導電性構造体１２Ｗ若しくは後部筐体壁１２Ｒの導電性部分をユーザの視界から隠すように機能する他の構造体など、デバイス１０のユーザから見えない導電性筐体構造体）を使用して実装されてもよい。
【００１７】
ディスプレイ６は、デバイス１０のユーザに画像を表示するアクティブエリアＡＡを形成する画素のアレイを有することができる。例えば、アクティブエリアＡＡは、表示画素のアレイを含んでもよい。画素のアレイは、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）構成要素、電気泳動画素のアレイ、プラズマディスプレイ画素のアレイ、有機発光ダイオード表示画素若しくは他の発光ダイオード画素のアレイ、エレクトロウェッティング表示画素のアレイ、又は他のディスプレイ技術に基づく表示画素で形成されてもよい。所望であれば、アクティブエリアＡＡは、タッチセンサ容量性電極、力センサ、又はユーザ入力を収集するための他のセンサなどのタッチセンサを含み得る。
【００１８】
ディスプレイ６は、アクティブエリアＡＡの縁部のうちの１つ以上に沿って延びる非アクティブ境界領域を有し得る。非アクティブエリアＩＡは、画像を表示するための画素を含まなくてもよく、筐体１２内の回路構造及び他の内部デバイス構造体と重なり合うことがある。デバイス１０のユーザの視界からこれらの構造体を視界から遮断するために、ディスプレイカバー層の下面又は非アクティブエリアＩＡと重なり合うディスプレイ６内の他の層を、非アクティブエリアＩＡ内の不透明なマスキング層でコーティングしてもよい。不透明なマスキング層は、任意の好適な色を有し得る。
【００１９】
ディスプレイ６は、透明ガラス、透明プラスチック、透明セラミック、サファイア、若しくは他の透明な結晶性材料の層、又は他の透明層（単数又は複数）などの、ディスプレイカバー層を用いて保護されてもよい。ディスプレイカバー層は、平面形状、凸湾曲形状、平面部分及び湾曲部分を有する形状、平面主領域の平面から曲がった部分を有する１つ以上の縁部に囲まれた平面主領域を含むレイアウト、又は他の好適な形状を有し得る。ディスプレイカバー層は、デバイス１０の前面全体を覆うことができる。別の好適な構成では、ディスプレイカバー層は、デバイス１０の前面の実質的に全てを覆っても、又はデバイス１０の前面の一部分のみを覆ってもよい。開口部を、ディスプレイカバー層内に形成することができる。例えば、ボタンを収容するために、開口部をディスプレイカバー層内に形成することができる。また、スピーカポート８又はマイクロフォンポートなどのポートを収容するために、ディスプレイカバー層に開口部を形成してもよい。所望であれば、通信ポート（例えば、オーディオジャックポート、デジタルデータポートなど）、並びに／あるいはスピーカ及び／又はマイクロフォンなどのオーディオ構成要素のためのオーディオポートを形成するために、筐体１２内に開口部を形成してもよい。
【００２０】
ディスプレイ６は、タッチセンサ用の容量性電極のアレイ、画素をアドレス指定するための導電性ライン、駆動回路、などの導電性構造体を含むことができる。筐体１２は、筐体１２の壁（すなわち、周囲導電性構造体１２Ｗの反対側の側部の間に溶接されるか、又は他の方法で接続された１つ以上の金属部品から形成された実質的に矩形のシート）に広がる、金属フレーム部材及び平面導電性筐体部材（バックプレートと呼ばれることもある）などの内部導電性構造体を含むことができる。バックプレートは、デバイス１０の外部後面を形成してもよく、又はガラス、セラミック、プラスチック、若しくはガラスなどの誘電材料を含み得る薄い装飾層、保護コーティング、及び／若しくは他のコーティングなどの層、又はデバイス１０の外面を形成し、バックプレートをユーザの視界から隠すように機能する他の構造体によって覆われてもよい。デバイス１０は、プリント回路基板、プリント回路基板上に搭載された構成要素、及び他の内部導電性構造体などの導電性構造体も含むことができる。デバイス１０内で接地板を形成する際に使用され得るこれらの導電性構造体は、例えば、ディスプレイ６のアクティブエリアＡＡの下に延びることができる。
【００２１】
領域２及び４において、開口部が、デバイス１０の導電性構造体内（例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗと、後部筐体壁１２Ｒの導電性部分、プリント回路基板上の導電性トレース、ディスプレイ６内の導電性電気構成要素、などの反対側の導電性接地構造体の間）に形成されてもよい。ギャップと呼ばれることがあり得るこれらの開口部は、空気、プラスチック、及び／又は他の誘電体で満たされてもよく、所望であれば、デバイス１０内の１つ以上のアンテナのスロットアンテナ共振素子の形成に使用されてもよい。
【００２２】
デバイス１０内の導電性筐体構造体及び他の導電性構造体は、デバイス１０内のアンテナのための接地板として機能することができる。領域２及び４内の開口部は、オープン又はクローズドスロットアンテナ内のスロットとして機能することができ、ループアンテナ内の材料の導電性経路によって囲まれた中央誘電領域として機能することができ、ストリップアンテナ共振素子又は逆Ｆアンテナ共振素子などのアンテナ共振素子を接地板から分離するスペースとして機能することができ、寄生アンテナ共振素子の性能に寄与することができ、又は領域２及び４内に形成されたアンテナ構造体の一部として他の方法で機能することができる。所望であれば、ディスプレイ６のアクティブエリアＡＡ及び／又はデバイス１０内の他の金属構造体の下にある接地板は、デバイス１０の端部の一部に延びる部分を有してもよく（例えば、接地が領域２及び４内の誘電体充填開口部に向かって延びてもよい）、したがって領域２及び４内のスロットを狭める。
【００２３】
一般に、デバイス１０は、任意の適切な数のアンテナ（例えば、１つ以上、２つ以上、３つ以上、４つ以上、など）を含むことができる。デバイス１０内のアンテナは、細長いデバイス筐体の対向している第１の端部及び第２の端部に（例えば、図１のデバイス１０の領域２及び４の端部に）、デバイス筐体の１つ以上の縁部に沿って、デバイス筐体の中心に、他の好適な場所に、又はこれらの場所の１つ以上に、配置され得る。図１は単なる例示である。
【００２４】
周囲導電性筐体構造体１２Ｗの一部分に、周囲ギャップ構造体を設けてもよい。例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗに、図１に示されるように、ギャップ９などの１つ以上のギャップを設けてもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗにおけるギャップは、ポリマー、セラミック、ガラス、空気、他の誘電材料、又はそれらの材料の組み合わせなどの誘電体で充填され得る。ギャップ９は、周囲導電性筐体構造体１２Ｗを１つ以上の周囲導電性セグメントに分割することができる。例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗ内に、（ギャップ９のうちの２つを有する構成において）２つの周囲導電性セグメント、（例えば、ギャップ９のうちの３つを有する構成において）３つの周囲導電性セグメント、（例えば、ギャップ９のうちの４つを有する構成において）４つの周囲導電性セグメント、（例えば、ギャップ９のうちの６つ有する構成において）６つの周囲導電性セグメントなどがあってもよい。このようにして、形成された周囲導電性筐体構造体１２Ｗのセグメントは、デバイス１０におけるアンテナの部分を形成することができる。
【００２５】
所望であれば、筐体１２を部分的に又は完全に貫通して延びる溝などの筐体１２内の開口部は、筐体１２の後壁の幅を横切って延び、筐体１２の後壁を貫通して、後壁を異なる部分に分割することができる。それらの溝はまた、周囲導電性筐体構造体１２Ｗに延びてもよく、デバイス１０においてアンテナスロット、ギャップ９、及び他の構造体を形成してもよい。ポリマー又は他の誘電体が、これらの溝及び他の筐体開口部を充填することができる。いくつかの状況では、アンテナスロット及び他の構造体を形成する筐体開口部は、空気などの誘電体を充填されてもよい。
【００２６】
典型的なシナリオでは、デバイス１０は１つ以上の上部アンテナ及び１つ以上の下部アンテナを有することができる（例として）。上部アンテナは、例えば、領域４においてデバイス１０の上端に形成することができる。下部アンテナは、例えば、領域２においてデバイス１０の下端に形成することができる。これらのアンテナは、同一の通信帯域、重なり合う通信帯域、又は別個の通信帯域をカバーするために別々に使用され得る。これらのアンテナは、アンテナダイバーシティ方式又は多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）アンテナ方式を実施するために使用され得る。
【００２７】
デバイス１０のアンテナは、対象とする任意の通信帯域をサポートするのに使用され得る。例えば、デバイス１０は、ローカルエリアネットワーク通信、音声及びデータ用のセルラー電話通信、全地球測位システム（global positioning system、ＧＰＳ）通信、又は他の衛星航法システム通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信、近距離通信などをサポートするためのアンテナ構造体を含んでもよい。所望であれば、ミリ波通信及びセンチ波通信をカバーするために、フェーズドアンテナアレイ内にデバイス１０内の２つ以上のアンテナを配置することができる。
【００２８】
可能な限り大きいディスプレイをデバイス１０のエンドユーザに提供するために（例えば、メディアを表示するため、アプリケーションを実行するためなどに使用されるデバイスの面積を最大化するために）、ディスプレイ６のアクティブエリアＡＡによって覆われているデバイス１０の前面における面積量を増大させることが望ましい場合がある。アクティブエリアＡＡのサイズを増大させることにより、デバイス１０内の非アクティブエリアＩＡのサイズを低減することができる。これにより、デバイス１０内のアンテナに利用可能なディスプレイ６の背後の面積を低減することができる。例えば、ディスプレイ６のアクティブエリアＡＡは、アクティブエリアＡＡの背後に搭載されたアンテナによって処理された高周波信号のデバイス１０の前面を通る放射を遮断するように機能する導電性構造体を含んでもよい。したがって、アンテナが十分な効率の帯域幅でデバイス１０の外部の無線機器と通信できるようにしながら、（例えば、可能な限り大きいディスプレイアクティブエリアＡＡを可能にするために）デバイス１０内の小さな空間量を占有するアンテナを提供することができることが望ましい。
【００２９】
図２は、電子デバイス１０などの電子デバイスにおいて使用され得る例示的な構成要素を示す概略図である。図２に示すように、デバイス１０は、制御回路１４などの記憶及び処理回路を含むことができる。制御回路１４は、ハードディスクドライブ記憶装置、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ、又はソリッドステートドライブを形成するように構成されている他の電気的にプログラムできる読み出し専用メモリ）、揮発性メモリ（例えば、静的又は動的ランダムアクセスメモリ）などの記憶装置を含む場合がある。制御回路１４内の処理回路は、デバイス１０の動作を制御するために使用される場合がある。この処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ベースバンドプロセッサ集積回路、特定用途向け集積回路などに基づいてもよい。
【００３０】
制御回路１４は、インターネットブラウジングアプリケーション、ボイスオーバー・インターネット・プロトコル（voice-over-internet-protocol、ＶＯＩＰ）通話アプリケーション、電子メールアプリケーション、メディア再生アプリケーション、オペレーティングシステム機能などのソフトウェアをデバイス１０上で走らせるために使用される場合がある。外部機器との相互作用をサポートするために、通信プロトコルを実施する際に制御回路１４が使用される場合がある。制御回路１４を使用して実施できる通信プロトコルとしては、インターネットプロトコル、無線ローカルエリアネットワークプロトコル（例えばＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル（ＷｉＦｉと呼ぶこともある））、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコル又は他の無線パーソナルエリアネットワークプロトコルなどの他の近距離無線通信リンク用プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄプロトコル、セルラー電話プロトコル、ＭＩＭＯプロトコル、アンテナダイバーシティプロトコル、衛星航法システムプロトコルなどが挙げられる。
【００３１】
デバイス１０は、入出力回路１６を含み得る。入出力回路１６は、入出力デバイス１８を含むことができる。入出力デバイス１８を使用して、デバイス１０にデータを供給することを可能にし、デバイス１０から外部デバイスにデータを提供することを可能にすることができる。入出力デバイス１８は、ユーザインターフェースデバイス、データポートデバイス、及び他の入出力構成要素を含み得る。例えば、入出力デバイスとしては、タッチスクリーン、タッチセンサ機能を有さないディスプレイ、ボタン、ジョイスティック、スクロールホイール、タッチパッド、キーパッド、キーボード、マイクロフォン、カメラ、スピーカ、状態インジケータ、光源、オーディオジャック及び他のオーディオポート構成要素、デジタルデータポートデバイス、光センサ、加速度計若しくは動き及び地球に対するデバイスの方位を検出し得る他の構成要素、キャパシタンスセンサ、近接センサ（例えば、静電容量近接センサ及び／又は赤外線近接センサ）、磁気センサ、並びに他のセンサ及び入出力構成要素を挙げることができる。
【００３２】
入出力回路１６は、外部機器と無線で通信するための無線通信回路３４を含むことができる。無線通信回路３４は、１つ以上の集積回路から形成される高周波（radio-frequency、ＲＦ）送受信機回路、電力増幅回路、低雑音入力増幅器、パッシブＲＦ構成要素、１つ以上のアンテナ４０、伝送線、及びＲＦ無線信号を処理するための他の回路を含み得る。無線信号は、光を使用して（例えば、赤外線通信を使用して）も送信され得る。
【００３３】
無線通信回路３４は、様々な高周波通信帯域を扱うための高周波送受信機回路２０を含むことができる。例えば、回路３４は、送受信機回路２２、２４、２６、及び２８を含んでもよい。
【００３４】
送受信機回路２４は、無線ローカルエリアネットワーク送受信機回路とすることができる。送受信機回路２４は、ＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１）通信又は他の無線ローカルエリアネットワーク（wireless local area network）（ＷＬＡＮ）帯域のための２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚの帯域に対応することができ、２．４ＧＨｚのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信帯域又は他の無線パーソナルエリアネットワーク（wireless personal area network）（ＷＰＡＮ）帯域に対応することができる。
【００３５】
回路３４は、（例として）６００〜９６０ＭＨｚの低通信帯域、１７１０〜２１７０ＭＨｚの中帯域、２３００〜２７００ＭＨｚの高帯域、３４００〜３７００ＭＨｚの超高帯域、又は６００ＭＨｚ〜４０００ＭＨｚの他の通信帯域、又は他の適切な周波数、などの周波数範囲で無線通信を処理するための、セルラー電話送受信機回路２６を使用することができる。回路２６は、音声データ及び非音声データを処理することができる。
【００３６】
ミリ波送受信機回路２８（極高周波（ＥＨＦ）送受信機回路２８又は送受信機回路２８と呼ばれることもある）は、約１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数での通信をサポートすることができる。例えば、送受信機回路２８は、約３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの極高周波（ＥＨＦ）若しくはミリ波通信帯域における、及び／又は約１０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚのセンチ波通信帯域（超高周波（Super High Frequency、ＳＨＦ）帯域と呼ばれることもある）における通信をサポートすることができる。例として、送受信機回路２８は、約１８ＧＨｚ〜２７ＧＨｚのＩＥＥＥ  Ｋ通信帯域、約２６．５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚのＫa通信帯域、約１２ＧＨｚ〜１８ＧＨｚのＫu通信帯域、約４０ＧＨｚ〜７５ＧＨｚのＶ通信帯域、約７５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚのＷ通信帯域、又は約１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの任意の他の所望の周波数帯域をサポートすることができる。所望であれば、回路２８は、６０ＧＨｚでのＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ通信、及び／又は２７ＧＨｚ〜９０ＧＨｚでの第５世代モバイルネットワーク若しくは第５世代無線システム（５Ｇ）の通信帯域をサポートすることができる。所望であれば、回路２８は、２７．５ＧＨｚ〜２８．５ＧＨｚの第１の帯域、３７ＧＨｚ〜４１ＧＨｚの第２の帯域、及び５７ＧＨｚ〜７１ＧＨｚの第３の帯域、あるいは１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの他の通信帯域など、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの複数の周波数帯域における通信をサポートすることができる。回路２８は、１つ以上の集積回路（例えば、システム・イン・パッケージデバイス内の共通のプリント回路上に搭載された複数の集積回路、異なる基板上に搭載された１つ以上の集積回路など）から形成することができる。回路２８は、本明細書ではミリ波送受信機回路２８と呼ばれることもあるが、ミリ波送受信機回路２８は、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数での任意の所望の通信帯域における通信を処理することができる（例えば、送受信機回路２８は、ミリ波通信帯域、センチ波通信帯域などにおいて高周波信号を送信及び受信することができる）。
【００３７】
無線通信回路３４は、１５７５ＭＨｚでＧＰＳ信号を受信するための、又は他の衛星測位データ（例えば、１６０９ＭＨｚでのＧＬＯＮＡＳＳ信号）を処理するための全地球測位システム（Global Positioning System、ＧＰＳ）受信機回路２２などの衛星航法システム回路を含んでもよい。受信機２２用の衛星航法システム信号は、地球の周囲を回る一連の衛星から受信される。
【００３８】
衛星航法システムリンク、セルラー電話リンク、及び他の遠距離リンクでは、数千フィート又は数マイルにわたってデータを伝達する目的で無線信号が使用されるのが典型的である。２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚでのＷｉＦｉリンク及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク並びに他の近距離無線リンクでは、数十フィートから数百フィートにわたってデータを伝達する目的で無線信号が使用されるのが典型的である。極高周波（ＥＨＦ）無線送受信機回路２８は、見通し経路を介して送信機と受信機との間を（短距離にわたって）移動する信号を伝達することができる。ミリ波通信及びセンチ波通信用の信号受信を強化するために、フェーズドアンテナアレイ及びビームステアリング技術（例えば、ビームステアリングを実行するためにアレイ内のそれぞれのアンテナに対するアンテナ信号の位相及び／又は大きさが調整される方式）を使用することができる。遮断されたか、又はデバイス１０の動作環境が原因で他の点で劣化したアンテナを未使用状態に切り換え、より高性能のアンテナをそれらの代わりに使用できるように、アンテナダイバーシティ方式も使用されてもよい。
【００３９】
無線通信回路３４は、所望であれば、他の短距離及び長距離無線リンク用の回路を含み得る。例えば、無線通信回路３４は、テレビ及びラジオ信号を受信するための回路、ページングシステム送受信機、近距離通信（near field communications、ＮＦＣ）回路などを含んでもよい。
【００４０】
無線回路３４内のアンテナ４０は、任意の好適な種類のアンテナを使用して形成されてもよい。例えば、アンテナ４０として、ループアンテナ構造体、パッチアンテナ構造体、スタック型パッチアンテナ構造体、寄生素子を有するアンテナ構造体、逆Ｆアンテナ構造体、スロットアンテナ構造体、平板逆Ｆアンテナ構造体、モノポール、ダイポール、ヘリカルアンテナ構造体、八木（八木・宇田）アンテナ構造体、表面集積導波路構造体、これらの設計のハブリッドなどから形成される共振素子を有するアンテナが挙げられる。所望であれば、アンテナ４０のうちの１つ以上は空洞付きアンテナであってもよい。異なる帯域及び帯域の組み合わせに対して、異なる種類のアンテナが使用されてもよい。例えば、１つのタイプのアンテナをローカル無線リンクアンテナの形成に使用してもよく、別のタイプのアンテナをリモート無線リンクアンテナの形成に使用してもよい。衛星航法システム信号を受信するための専用アンテナが使用されてもよく、又は所望であれば、アンテナ４０が衛星航法システム信号及び他の通信帯域のための信号（例えば、無線ローカルエリアネットワーク信号及び／又はセルラー電話信号）の両方を受信するように構成されてもよい。アンテナ４０は、ミリ波通信及びセンチ波通信を処理するためのフェーズドアンテナアレイで構成することができる。
【００４１】
デバイス１０内のアンテナ信号を転送するために、伝送線経路が使用されてもよい。例えば、アンテナ４０を送受信機回路２０に結合するために、伝送線経路が使用されてもよい。デバイス１０内の伝送線経路は、同軸ケーブル経路、マイクロストリップ伝送線、ストリップライン伝送線、エッジ結合マイクロストリップ伝送線、エッジ結合ストリップライン伝送線、ミリ波周波数で信号を伝達するための導波路構造体（例えば、共面導波路又は接地された共面導波路）、これらの種類の伝送線の組み合わせから形成される伝送線などを含むことができる。
【００４２】
デバイス１０内の伝送線経路は、所望であれば、リジッドプリント回路基板及び／又はフレキシブルプリント回路基板内に統合することができる。１つの適切な構成では、デバイス１０における伝送線経路は、複数の次元（例えば、２次元又は３次元）で折ることができ、又は曲げることができ、曲げた後に曲げた形状又は折った形状を維持する（例えば、多層積層構造体は、他のデバイス構成要素の周りで経路選択するように特定の３次元形状に折られてもよく、補強材又は他の構造体によって適切に保持されることなく折った後にその形状を保持するように十分に剛体であってもよい）、多層積層構造体（例えば、間に入る接着剤なしで共に積層された銅などの導電材料及び樹脂などの誘電材料の層）内で統合された伝送線コンダクタ（例えば、信号及び／又は接地コンダクタ）を含んでもよい。積層構造体の複数の層の全ては、接着剤なしで（例えば、接着剤で共に複数の層を積層する複数のプレス工程を実行することとは反対に）共に１回で積層されてもよい（例えば、単一のプレス工程で）。所望であれば、フィルタ回路、スイッチング回路、インピーダンス整合回路、及び他の回路を伝送線内に挿入することができる。
【００４３】
デバイス１０は、複数のアンテナ４０を含むことができる。これらのアンテナは同時に使用されてもよいし、あるいはアンテナのうちの１つが使用状態に切換えられ、他のアンテナ（単数又は複数）が未使用状態に切換えられてもよい。所望であれば、デバイス１０内で使用するのに最適なアンテナをリアルタイムで選択するため、かつ／又はアンテナ４０のうちの１つ以上に関連付けられた調節可能な無線回路のための最適な設定を選択するために、制御回路１４を使用してもよい。所望の周波数範囲内で動作するようにアンテナを同調するため、フェーズドアンテナアレイを使用してビームステアリングを実行するため、及びその他の方法でアンテナ性能を最適化するために、アンテナ調整が行われてもよい。所望であれば、アンテナ４０を調整する際に使用されるセンサデータをリアルタイムで収集するために、センサがアンテナ４０に組み込まれてもよい。
【００４４】
いくつかの構成では、アンテナ４０はアンテナアレイ（例えば、ビームステアリング機能を実施するためのフェーズドアンテナアレイ）を含んでもよい。例えば、極高周波無線送受信機回路２８のためのミリ波信号を処理するときに使用されるアンテナが、フェーズドアンテナアレイとして実装されてもよい。ミリ波通信をサポートするためのフェーズドアンテナアレイ内の放射素子は、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、八木（八木・宇田）アンテナ、又は他の好適なアンテナ素子であってもよい。送受信機回路２８は、所望であれば、フェーズドアンテナアレイに一体化されて、集積されたフェーズドアンテナアレイ及び送受信回路モジュール若しくはパッケージ（本明細書では、集積型アンテナモジュール又はアンテナモジュールと呼ばれることもある）を形成することができる。
【００４５】
ハンドヘルドデバイスなどのデバイスでは、ユーザの手若しくはテーブル又はデバイスが置かれている他の表面などの外部オブジェクトの存在が、ミリ波信号などの無線信号を遮断する可能性を有する。加えて、ミリ波通信は、典型的には、アンテナ４０と外部デバイス上のアンテナとの間の見通し線を必要とする。したがって、そのそれぞれがデバイス１０内の異なる位置に配置される、複数のフェーズドアンテナアレイをデバイス１０内に、又はその上に組み込むことが望ましいことがある。この種類の配置では、遮断されないフェーズドアンテナアレイを、使用状態に切換えることができ、使用状態に切換えられると、フェーズドアンテナアレイは、無線性能を最適化するためにビームステアリングを使用することができる。同様に、フェーズドアンテナアレイが外部デバイスに面していない、又は見通し線を有していない場合、外部デバイスへの見通し線を有する別のフェーズドアンテナアレイを使用状態に切り換えることができ、そのフェーズドアンテナアレイは、無線性能を最適化するためにビームステアリングを使用することができる。デバイス１０内の１つ以上の異なる位置からアンテナを同時に動作させる構成もまた、（例えば、フェーズドアンテナアレイを形成するなどのために）使用することができる。
【００４６】
図３は、デバイス１０上のアンテナ４０を、どのようにしてフェーズドアンテナアレイ内に形成できるかを示している。図３に示すように、フェーズドアンテナアレイ６０（本明細書では、アレイ６０、アンテナアレイ６０、又はアンテナ４０のアレイ６０と呼ばれることもある）を、伝送線経路６４（例えば、１つ以上の高周波伝送線）などの信号経路に結合することができる。例えば、フェーズドアンテナアレイ６０内の第１のアンテナ４０−１は、第１の伝送線経路６４−１に結合することができ、フェーズドアンテナアレイ６０内の第２のアンテナ４０−２は、第２の伝送線経路６４−２に結合することができ、フェーズドアンテナアレイ６０内のＮ番目のアンテナ４０−Ｎは、Ｎ番目の伝送線経路６４−Ｎに結合することなどができる。アンテナ４０は、フェーズドアンテナアレイを形成するものとして本明細書で説明されているが、フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０は、単一のフェーズドアレイアンテナを集合的に形成するものを指してもよい。
【００４７】
フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０は、任意の所望の数の行と列で、又は任意の他の所望のパターンで配置することができる（例えば、アンテナは、行と列を有するグリッドパターンで配置される必要はない）。信号伝送動作の間、伝送線経路６４を使用して、外部の無線機器への無線送信のために、送受信機回路２８（図２）からフェーズドアンテナアレイ６０に信号（例えば、ミリ波信号及び／又はセンチ波信号などの高周波信号）を供給することができる。信号受信動作の間、伝送線経路６４を使用して、フェーズドアンテナアレイ６０で受信した信号を、外部機器から送受信機回路２８（図２）に伝達することができる。
【００４８】
フェーズドアンテナアレイ６０内の複数のアンテナ４０を使用することにより、アンテナによって伝達される高周波信号の相対的な位相及び大きさ（振幅）を制御することによって、ビームステアリング構成を実装することが可能になる。図３の例では、アンテナ４０はそれぞれ、対応する高周波位相／大きさコントローラ６２を有することができる（例えば、伝送線経路６４−１上に挿入された第１の位相／大きさコントローラ６２−１は、アンテナ４０−１によって処理される高周波信号の位相及び大きさを制御することができ、伝送線経路６４−２上に挿入された第２の位相／大きさコントローラ６２−２は、アンテナ４０−２によって処理される高周波信号の位相及び大きさを制御することができ、伝送線経路６４−Ｎ上に挿入されたＮ番目の位相／大きさコントローラ６２−Ｎは、アンテナ４０−Ｎによって処理される高周波信号の位相及び大きさを制御することができる、など）。
【００４９】
位相／大きさコントローラ６２はそれぞれ、伝送線経路６４（例えば、位相シフタ回路）上の高周波信号の位相を調整するための回路、及び／又は伝送線経路６４上の高周波信号の大きさを調整するための回路（例えば、電力増幅器及び／又は低雑音増幅器回路）を含んでもよい。位相／大きさコントローラ６２は、本明細書では、ビームステアリング回路（例えば、フェーズドアンテナアレイ６０によって送信及び／又は受信される高周波信号のビームをステアリングするビームステアリング回路）と総称され得る。
【００５０】
位相／大きさコントローラ６２は、フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナのそれぞれに提供される送信信号の相対的な位相及び／又は大きさを調整することができ、外部機器からフェーズドアンテナアレイ６０が受信した受信信号の相対的な位相及び／又は大きさを調整することができる。位相／大きさコントローラ６２は、所望であれば、外部機器からフェーズドアンテナアレイ６０が受信した受信信号の位相を検出するための位相検出回路を含むことができる。本明細書では、「ビーム」又は「信号ビーム」という用語は、特定の方向においてフェーズドアンテナアレイ６０によって送信及び受信される無線信号を総称するために使用され得る。特定の方向で送信される無線高周波信号を指すために、本明細書では「送信ビーム」という用語を使用することもあり、特定の方向から受信される無線高周波信号を指すために、本明細書では「受信ビーム」という用語を使用することもある。
【００５１】
例えば、位相／大きさコントローラ６２が、送信されたミリ波信号の位相及び／又は大きさの第１のセットを生成するように調整される場合、その送信された信号は、点Ａの方向に配向された図３のビーム６６によって示されるミリ波周波数送信ビームを形成する。しかしながら、位相／大きさコントローラ６２が、送信されたミリ波信号の位相及び／又は大きさの第２のセットを生成するように調整される場合、その送信された信号は、点Ｂの方向に配向されたビーム６８によって示されるミリ波周波数送信ビームを形成する。同様に、位相／大きさコントローラ６２が、位相及び／又は大きさの第１のセットを生成するように調整される場合、無線信号（例えば、ミリ波周波数受信ビーム中のミリ波信号）は、ビーム６６によって示されるように、点Ａの方向から受信され得る。同様に、位相／大きさコントローラ６２が、位相及び／又は大きさの第２のセットを生成するように調整される場合、信号は、ビーム６８によって示されるように、点Ｂの方向から受信され得る。
【００５２】
各位相／大きさコントローラ６２は、図２の制御回路１４又はデバイス１０内の他の制御回路から受信した対応する制御信号５８に基づいて、所望の位相及び／又は大きさを生成するように制御することができる（例えば、位相／大きさコントローラ６２−１によって提供される位相及び／又は大きさは、制御信号５８−１を使用して制御することができ、位相／大きさコントローラ６２−２によって提供される位相及び／又は大きさは、制御信号５８−２を使用して制御することができる、など）。所望であれば、制御回路１４は、送信ビーム又は受信ビームを経時的に異なる所望の方向にステアリングするために、制御信号５８をリアルタイムでアクティブに調整することができる。位相／大きさコントロ６２は、所望であれば、受信信号の位相を特定する情報を制御回路１４に提供することができる。
【００５３】
ミリ波通信又はセンチ波通信を実行するとき、高周波信号は、フェーズドアンテナアレイ６０と外部機器との間の見通し線路を介して伝達される。外部機器が図３の位置Ａに配置されている場合、位相／大きさコントローラ６２は、方向Ａに向かって信号ビームをステアリングするように調整され得る。外部機器が位置Ｂに配置されている場合、位相／大きさコントローラ６２は、方向Ｂに向かって信号ビームをステアリングするように調整され得る。図３の例では、ビームステアリングは、単純にするために、単一の自由度で（例えば、図３のページの左及び右に向かって）実行されるものとして示されている。しかしながら、実際には、ビームは、２つ以上の自由度で（例えば、図３のページの中及び外に、並びにページの左及び右に、３次元で）ステアリングされる。
【００５４】
（例えば、図３のフェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０−１、４０−２、４０−３、及び／又は４０−Ｎとして）フェーズドアンテナアレイ６０内に形成することができるアンテナ４０の概略図を図４に示す。図４に示すように、アンテナ４０は、送受信機回路２０（例えば、図２のミリ波送受信機回路２８）に結合することができる。送受信機回路２０は、伝送線経路６４（本明細書では、高周波伝送線６４と呼ばれることもある）を使用して、アンテナ４０のアンテナフィード９６に結合することができる。アンテナフィード９６は、正極アンテナフィード端子９８などの正極アンテナフィード端子を含むことができ、かつ接地アンテナフィード端子１００などの接地アンテナフィード端子を含むことができる。伝送線経路６４は、端子９８に結合される信号導体９４などの正極信号導体、及び端子１００に結合された接地導体９０などの接地導体を含むことができる。
【００５５】
アンテナ４０を実装するために、任意の所望のアンテナ構造体を使用してもよい。例として本明細書で説明されることもある１つの好適な構成では、アンテナ４０を実装するために、パッチアンテナ構造体を使用することができる。パッチアンテナ構造体を使用して実装されるアンテナ４０は、本明細書では、パッチアンテナと呼ばれることもあり得る。図３のフェーズドアンテナアレイ６０で使用することができる例示的なパッチアンテナを図５に示す。
【００５６】
図５に示すように、パッチアンテナ４０は、アンテナ接地板１０２などの接地板から離れ、接地板と平行なパッチアンテナ共振素子１０４を有してもよい。パッチアンテナ共振素子１０４は、図５のＸ−Ｙ平面などの平面内に位置してもよい（例えば、素子１０４の横方向表面領域はＸ−Ｙ平面内に位置してもよい）。パッチアンテナ共振素子１０４は、本明細書では、パッチ１０４、パッチ素子１０４、パッチ共振素子１０４、アンテナ共振素子１０４、又は共振素子１０４と呼ばれることがあり得る。接地板１０２は、パッチ素子１０４の平面に対して平行な平面内に配置されてもよい。したがって、パッチ素子１０４及び接地板１０２は、距離１１０だけ離れた別個の平行平面内に位置してもよい。パッチ素子１０４及び接地板１０２は、リジッドプリント回路基板又はフレキシブルプリント回路基板、金属ホイル、打ち抜き加工されたシートメタル、電子デバイス筐体構造体、又は任意の他の所望の導電性構造体などの誘電体基板上にパターニングされた導電性トレースから形成することができる。
【００５７】
パッチ素子１０４の側部の長さは、アンテナ４０が所望の動作周波数で共振するように選択することができる。例えば、パッチ素子１０４の側部はそれぞれ、アンテナ４０によって伝達される信号の波長（例えば、パッチ素子１０４を取り囲む材料の誘電特性を与えられる有効波長）の半分にほぼ等しい長さ１１４を有してもよい。１つの好適な構成では、長さ１１４は、５７ＧＨｚ〜７０ＧＨｚのミリ波周波数帯域をカバーするためには０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ（例えば、約１．１ｍｍ）であり得、あるいは、３７ＧＨｚ〜４１ＧＨｚのミリ波周波数帯域をカバーするためには１．６ｍｍ〜２．２ｍｍ（例えば、約１．８５ｍｍ）であり得るが、これらは２つの例にすぎない。
【００５８】
図５の例は、単なる例示にすぎない。パッチ素子１０４は、パッチ素子１０４の全ての辺が同じ長さである正方形形状を有してもよく、あるいは異なる矩形形状を有してもよい。パッチ素子１０４は、任意の所望の数の直線状縁部及び／又は湾曲縁部を有する他の形状で形成されてもよい。所望であれば、パッチ素子１０４及び接地板１０２は、異なる形状及び相対的な向きを有してもよい。
【００５９】
パッチアンテナ４０によって処理される偏波を拡張するために、アンテナ４０は複数のフィードを備えてもよい。図５に示すように、アンテナ４０は、伝送線経路６４Ｖなどの第１の伝送線経路６４に結合されたアンテナポートＰ１の第１のフィード、及び伝送線経路６４Ｈなどの第２の伝送線経路６４に結合されたアンテナポートＰ２の第２のフィードを有することができる。第１のアンテナフィードは、接地板１０２に結合された第１の接地フィード端子（明確にするために図５には示されていない）、及びパッチ素子１０４に結合された第１の正極フィード端子９８−１を有することができる。第２のアンテナフィードは、接地板１０２に結合された第２の接地フィード端子（明確にするために図５には示されていない）、及びパッチ素子１０４上の第２の正極フィード端子９８−２を有することができる。
【００６０】
接地板１０２内に、開口部１１７及び１１９などの孔又は開口部を形成することができる。伝送線経路６４Ｖは、孔１１７を通ってパッチ素子１０４上の正極アンテナフィード端子９８−１まで延びる垂直導体（例えば、導電性貫通ビア、導電性ピン、金属ピラー、はんだバンプ、これらの組み合わせ、又は他の垂直導電相互接続構造体）を含んでもよい。伝送線経路６４Ｈは、孔１１９を通ってパッチ素子１０４上の正極アンテナフィード端子９８−２まで延びる垂直導体を含んでもよい。この例は単なる例示にすぎず、所望であれば、他の伝送線構造体（例えば、同軸ケーブル構造体、ストリップライン伝送線構造体など）を使用してもよい。
【００６１】
ポートＰ１に関連付けられた第１のアンテナフィードを使用する場合、アンテナ４０は、第１の偏波を有する高周波信号を送信及び／又は受信することができる（例えば、ポートＰ１に関連付けられたアンテナ信号１１５の電界Ｅ１は、図５のＹ軸に対して平行に配向され得る）。ポートＰ２に関連付けられたアンテナフィードを使用する場合、アンテナ４０は、第２の偏波を有する高周波信号を送信及び／又は受信することができる（例えば、ポートＰ２に関連付けられたアンテナ信号１１５の電界Ｅ２は、図５のＹ軸に対して平行に配向され得、それにより、ポートＰ１及びＰ２に関連付けられた偏波は互いに直交する）。
【００６２】
アンテナ４０が単偏波アンテナとして動作するように、所与の時間にポートＰ１及びＰ２のうちの１つを使用してもよく、あるいは、アンテナ４０が（例えば、二重偏波アンテナ、円偏波アンテナ、楕円偏波アンテナなどとして）他の偏波と共に動作するように、両方のポートを同時に動作させてもよい。所望であれば、アンテナ４０が所与の時間に垂直偏波のカバーと水平偏波のカバーとを切り替えることができるように、アクティブポートを経時的に変えることができる。ポートＰ１及びＰ２を異なる位相／大きさコントローラ６２（図３）に結合してもよく、又は同じ位相／大きさコントローラ６２に両方を結合してもよい。所望であれば、（例えば、アンテナ４０が二重偏波アンテナとして機能する場合）ポートＰ１及びＰ２は両方とも、所与の時間に同じ位相及び大きさで動作することができる。所望であれば、アンテナ４０が他の偏波（例えば、円偏波又は楕円偏波）を呈するように、ポートＰ１及びＰ２を介して伝達される高周波信号の位相及び大きさを別々に制御し、経時的に変化させてもよい。
【００６３】
注意が払われない場合、図５に示す種類の二重偏波パッチアンテナなどのアンテナ４０が有する帯域幅は、対象とする通信帯域（例えば、１０ＧＨｚを超える周波数での通信帯域）全体をカバーするのに不十分であることがある。例えば、アンテナ４０が５７ＧＨｚ〜７１ＧＨｚのミリ波通信帯域をカバーするように構成されているシナリオでは、図５に示すようなパッチ素子１０４が有する帯域幅は、５７ＧＨｚ〜７１ＧＨｚの周波数範囲全体をカバーするのに不十分であることがある。所望であれば、アンテナ４０は、アンテナ４０の帯域幅を広げるように機能する１つ以上の寄生アンテナ共振素子を含むことができる。
【００６４】
図５に示すように、寄生アンテナ共振素子１０６などの帯域幅拡張寄生アンテナ共振素子は、パッチ素子１０４上の距離１１２に位置する導電性構造体から形成することができる。寄生アンテナ共振素子１０６は、本明細書では、寄生共振素子１０６、寄生アンテナ素子１０６、寄生素子１０６、寄生パッチ１０６、寄生導体１０６、寄生構造体１０６、寄生１０６、又はパッチ１０６と呼ばれることがあり得る。寄生素子１０６は直接的には給電されないが、パッチ素子１０４は伝送線経路６４Ｖ及び６４Ｈ、並びに正極アンテナフィード端子９８−１及び９８−２を介して直接的に供給される。寄生素子１０６は、パッチ素子１０４によって発生された電磁場の構造的摂動を生成して、アンテナ４０に対する新たな共振を生成することができる。これは、（例えば、５７ＧＨｚ〜７１ＧＨｚのミリ波周波数帯域全体をカバーするために）アンテナ４０の全体的な帯域幅を広げるように機能することができる。
【００６５】
寄生素子１０６の少なくとも一部又は全体は、パッチ素子１０４と重なり合うことがある。図５の例では、寄生素子１０６は、十字形状又は「Ｘ」形状を有する。十字形状を形成するために、寄生素子１０６は、正方形又は矩形の金属パッチの角部から導電性材料を除去することによって形成されるノッチ又はスロットを含んでもよい。寄生素子１０６は、矩形（例えば、正方形）の外形又はフットプリントを有してもよい。十字形状を形成するために寄生素子１０６から導電性材料を除去することは、パッチ素子１０４のインピーダンスが伝送線経路６４Ｖと６４Ｈの両方に整合するようにパッチ素子１０４のインピーダンスを調節するように機能することができる。図５の例は、単なる例示にすぎない。所望であれば、寄生素子１０６は他の形状又は配向を有してもよい。
【００６６】
所望であれば、図５のアンテナ４０は、誘電体基板（明確にするために図５には示されていない）上に形成することができる。誘電体基板は、例えば、リジッド又はプリント回路基板、あるいは他の誘電体基板であってもよい。誘電体基板は、複数のスタックされた誘電体層（例えば、ガラス繊維充填エポキシの複数の層、セラミック基板の複数の層などのプリント回路基板の複数の層）を含んでもよい。所望であれば、誘電体基板の異なる層上に、接地板１０２、パッチ素子１０４及び寄生素子１０６を形成してもよい。
【００６７】
このように構成されていると、アンテナ４０は、５７ＧＨｚ〜７１ＧＨｚの周波数帯域など、対象とする比較的広いミリ波通信帯域をカバーすることができる。図５の例は、単なる例示にすぎない。所望であれば、寄生素子１０６を省略してもよい。アンテナ４０は、任意の所望の数のフィードを有することができる。所望であれば、他のアンテナを使用してもよい。
【００６８】
図６は、デバイス１０の側断面図であり、フェーズドアンテナアレイ６０（図３）が、どのようにしてデバイス１０用の誘電体カバー層を介して高周波信号を伝達することができるかを示している。図６のページの平面は、例えば、図１のＸ−Ｚ面内に位置してもよい。
【００６９】
図６に示すように、周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、デバイス１０の周囲に延びることができる。周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、デバイス１０の高さ（厚さ）にわたって、誘電体カバー層１２０などの第１の誘電体カバー層から誘電体カバー層１２２などの第２の誘電体カバー層まで延びることができる。誘電体カバー層１２０及び誘電体カバー層１２２は、本明細書では、誘電体カバー、誘電体層、誘電体壁、又は誘電体筐体壁と呼ばれることがあり得る。所望であれば、誘電体カバー層１２０は、デバイス１０の横方向表面領域全体にわたって延びてもよく、デバイス１０の第１の（前）面を形成してもよい。誘電体カバー層１２２は、デバイス１０の横方向表面領域全体にわたって延びてもよく、デバイス１０の第２の（後）面を形成してもよい。
【００７０】
図６の例では、誘電体カバー層１２２は、デバイス１０用の後部筐体壁１２Ｒの一部を形成するのに対し、誘電体カバー層１２０はディスプレイ６の一部（例えば、ディスプレイ６のディスプレイカバー層）を形成する。ディスプレイ６内のアクティブ回路は、誘電体カバー層１２０を通して光を放出することができ、誘電体カバー層１２０を介してユーザからのタッチ入力又は力入力を受信することができる。誘電体カバー層１２２は、後部筐体壁１２Ｒの導電性部分（例えば、デバイス１０の横方向領域の実質的に全てにわたって延びる導電性バックプレート又は他の導電層）の下の薄い誘電体層又はコーティングを形成することができる。誘電体カバー層１２０及び１２２は、ガラス、プラスチック、サファイア、セラミックなどの任意の所望の誘電材料から形成することができる。
【００７１】
周囲導電性筐体構造体１２Ｗなどの導電性構造体は、図３のフェーズドアンテナアレイ６０など、デバイス１０内のフェーズドアンテナアレイによって伝達される電磁エネルギーを遮断することができる。デバイス１０の外部の無線機器を用いて高周波信号を搬送できるようにするために、誘電体カバー層１２０及び／又は誘電体カバー層１２２の背後にフェーズドアンテナアレイ６０などのフェーズドアンテナアレイを搭載することができる。
【００７２】
誘電体カバー層１２０の背後に搭載された場合、フェーズドアンテナアレイ６０は、高周波信号１２４などの無線信号（例えば、ミリ波周波数及びセンチ波周波数の無線信号）を誘電体カバー層１２０を介して送信及び受信することができる。誘電体カバー層１２２の背後に搭載された場合、フェーズドアンテナアレイ６０は、高周波信号１２６などの無線信号を誘電体カバー層１２０を介して送信及び受信することができる。
【００７３】
実際には、特に誘電体カバー層１２０及び１２２などの比較的高密度の媒体を介して、高周波信号１２４及び１２６など、ミリ波周波数及びセンチ波周波数の高周波信号を実質的に減衰させることができる。高周波信号はまた、誘電体カバー層１２０及び１２２内における反射に起因する弱め合う干渉を受けることがあり、誘電体カバー層１２０及び１２２とデバイス１０の内部との間のインターフェースに、望ましくない表面波を発生させることができる。例えば、誘電体カバー層１２０の背後に搭載されたフェーズドアンテナアレイ６０によって伝達される高周波信号は、誘電体カバー層１２０の内面に表面波を発生させることがある。注意が払われない場合、表面波は、（例えば、誘電体カバー層１２０の内面に沿って）横方向外向きに伝搬することがあり、矢印１２５によって示されるように、デバイス１０の側部から逃げ出ることがある。これらのような表面波は、例えば、フェーズドアンテナアレイのアンテナ効率全体を低減することがあり、外部機器との望ましくない干渉を発生させることがあり、望ましくない高周波エネルギー吸収をユーザに課すことがある。また、同様の表面波が誘電体カバー層１２２の内面に発生することがある。
【００７４】
図７は、これらの問題を軽減するために、デバイス１０内でフェーズドアンテナアレイ６０をどのように実装することができるかを示す、デバイス１０の側断面図である。図７に示すように、フェーズドアンテナアレイ６０は、デバイス１０の内部１３２内の誘電体カバー層１３０に搭載された基板１４０などの誘電体基板上に形成することができる。フェーズドアンテナアレイ６０は、行と列とのアレイ（例えば、１次元アレイ又は２次元アレイ）で配置された複数のアンテナ４０（例えば、図５に示すようなスタック型パッチアンテナ）を含むことができる。誘電体カバー層１３０は、例として、デバイス１０用の誘電体後壁を形成してもよく（例えば、図７の誘電体カバー層１３０は、図６の誘電体カバー層１２２を形成することができる）、あるいはデバイス１０用のディスプレイカバー層を形成してもよい（例えば、図７の誘電体カバー層１３０は、図６の誘電体カバー層１２０を形成することができる）。誘電体カバー層１３０は、視覚的に不透明な材料から形成されてもよく、あるいは、所望であれば、誘電体カバー層１３０が視覚的に不透明となるように顔料を含んでいてもよい。
【００７５】
基板１４０は、リジッドプリント回路基板若しくはフレキシブルプリント回路基板、又は他の誘電体基板とすることができる。基板１４０は、複数のスタック型誘電体層１４２（例えば、ガラス繊維充填エポキシの複数の層などのプリント回路基板の複数の層）を含んでもよく、あるいは単一の誘電体層を含んでもよい。基板１４０は、エポキシ、プラスチック、セラミック、ガラス、発泡体、又は他の材料などの任意の所望の誘電材料を含み得る。フェーズドアレイアンテナ６０内のアンテナ４０は、基板１４０の表面に搭載されてもよく、あるいは基板１４０内に（例えば、基板１４０の単一の層内、又は基板１４０の複数の層内に）部分的に若しくは完全に埋め込まれてもよい。
【００７６】
図７の例では、フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０は、接地板（例えば、図５の接地板１０２）と、基板１４０の層１４２内に埋め込まれた導電性トレースから形成されるパッチ素子１０４とを含む。フェーズドアンテナアレイ６０の接地板は、例えば、基板１４０内の導電性トレース１５４から形成することができる。フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０は、基板１４０の表面１５０に導電性トレースから形成された寄生素子１０６（例えば、図５に示すような十字形状の寄生素子）を含むことができる。例えば、寄生素子１０６は、基板１４０の最上層１４２上の導電性トレースから形成されてもよい。別の好適な構成では、寄生素子１０６と誘電体カバー層１３０との間に１つ以上の層１４２を挿入することができる。更に別の好適な構成では、寄生素子１０６を省略してもよく、パッチ素子１０４は、基板１４０の表面１５０に導電性トレースから形成されてもよい（例えば、パッチ素子１０４は、接着層１３６又は誘電体カバー層１３０の内面１４６と直接接触していてもよい）。
【００７７】
基板１４０の表面１５０は、誘電体カバー層１３０の内面１４６に搭載する（例えば、取り付ける）ことができる。例えば、基板１４０は、接着剤層１３６などの接着剤層を使用して、誘電体カバー層１３０に搭載することができる。これは例示にすぎない。所望であれば、基板１４０は、他の接着剤、ねじ、ピン、スプリング、導電性筐体構造体などを使用して、誘電体カバー層１３０に固定することができる。基板１４０は、所望であれば、誘電体カバー層１３０に固定される必要はない（例えば、基板１４０は、誘電体カバー層１３０に固定されずに、誘電体カバー層１３０と直接接触してもよい）。（例えば、接着層１３６が省略されるシナリオ、又は寄生素子１０６と整列している開口部を接着層１３６が有するシナリオでは）フェーズドアンテナアレイ６０内の寄生素子１０６は、誘電体カバー層１３０の内面１４６と直接接触してもよく、あるいは接着層１３６によって内面１４６に結合されてもよい（例えば、寄生素子１０６は、接着層１３６と直接接触していてもよい）。
【００７８】
フェーズドアレイアンテナ６０及び基板１４０は、本明細書では、アンテナモジュール１３８と総称され得る。所望であれば、送受信機回路１３４（例えば、図２の送受信機回路２８）又は他の送受信機回路を（例えば、基板１４０の表面１５２にある、又は基板１４０内に埋め込まれた）アンテナモジュール１３８に搭載してもよい。図９には２つのアンテナが示されているが、これは単なる例示にすぎない。一般に、フェーズドアンテナアレイ６０内に、任意の所望の数のアンテナを形成することができる。アンテナ４０がパッチアンテナである図９の例は、単なる例示にすぎない。図９のパッチ素子１０４及び／又は寄生素子１０６は、ダイポール共振素子、八木アンテナ共振素子、スロットアンテナ共振素子、又は任意の所望の種類のアンテナの任意の他の所望のアンテナ共振素子に置き換えることができる。
【００７９】
所望であれば、導電層（例えば、誘電体カバー層１３０が、図６の誘電体カバー層１２２を形成する場合の後部筐体壁１２Ｒの導電性部分）も、誘電体カバー層１３０の内面１４６上に形成することもできる。これらのシナリオでは、導電層は、デバイス１０の構造的かつ機械的支持を行うことができ、デバイス１０用のアンテナ接地板の一部を形成することができる。導電層は、（例えば、導電層を通して高周波信号１６２を伝達できるようにするために）フェーズドアンテナアレイ６０及び／又はアンテナモジュール１３８と整列している開口部を有することができる。
【００８０】
導電性トレース１５４は、本明細書では、接地トレース１５４、接地板１５４、アンテナ接地１５４、又は接地板トレース１５４と呼ばれることがあり得る。接地トレース１５４と誘電体カバー層１３０との間の基板１４０内の層１４２は、本明細書では、アンテナ層１４２と呼ばれることがあり得る。接地トレース１５４と基板１４０の表面１５２との間の基板１４０内の層は、本明細書では、伝送線層と呼ばれることがあり得る。アンテナ層を使用して、フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０のパッチ素子１０４及び寄生素子１０６を支持することができる。フェーズドアンテナアレイ６０の伝送線経路（例えば、図５の伝送線経路６４Ｖ及び６４Ｈ）を支持するために、伝送線層を使用してもよい。
【００８１】
送受信機回路１３４は、送受信機ポート１６０を含むことができる。１つ以上の対応する伝送線経路６４（例えば、図５の伝送線経路６４Ｈ及び６４Ｖなどの伝送線経路）を介して、各送受信機ポート１６０を対応するアンテナ４０に結合することができる。送受信ポート１６０は、導電性コンタクトパッド、はんだボール、マイクロバンプ、導電性ピン、導電性ピラー、導電性ソケット、導電性クリップ、溶接、導電性接着剤、導電性ワイヤ、インターフェース回路、又は任意の他の所望の導電性相互接続構造体を含んでもよい。
【００８２】
アンテナ４０の伝送線経路は、基板１４０の伝送線層内に埋め込むことができる。伝送線経路は、基板１４０の伝送線層内に導電性トレース１６８（例えば、基板１４０内の１つ以上の誘電体層１４２上に導電性トレース）を含むことができる。導電性トレース１６８は、フェーズドアンテナアレイ６０内に、アンテナ４０の伝送線経路６４のうちの１つ、２つ以上、又は全ての信号導体９４及び／又は接地導体９０（図４）を形成することができる。所望であれば、基板１４０の伝送線層及び／又は接地トレース１５４の部分内の追加の接地トレースは、１つ以上の伝送線経路６４の接地導体９０（図４）を形成することができる。
【００８３】
垂直導電性構造体１６６を介して、導電性トレース１６８をアンテナ４０の正極アンテナフィード端子（例えば、図５の正極アンテナフィード端子９８−１及び９８−２）に結合することができる。導電性トレース１６８は、垂直導電性構造体１７１を介して、送受信機ポート１６０に結合してもよい。垂直導電性構造体１６６は、基板１４０の伝送線層の一部分を貫通して、接地トレース１５４内の孔又は開口部１６４の（例えば、図５の孔１１７及び１１９などの孔）及び基板１４０内のアンテナ層をパッチ素子１０４まで延びてもよい。垂直導電性構造体１７１は、基板１４０内の伝送線層の一部分を貫通して送受信機ポート１６０まで延びてもよい。垂直導電性構造体１６６及び垂直導電性構造体１７１は、導電性貫通ビア、金属ピラー、金属ワイヤ、導電性ピン、又は任意の他の所望の垂直導電正相互接続を含んでもよい。図７の例は、各パッチ素子１４０上の単一の正極アンテナフィード端子に結合された単一の垂直導電性構造体のみを示すが、パッチ素子１０４は、所望であれば、複数の正極アンテナフィード端子及び垂直導電性構造体を使用して給電され得る。例えば、フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０は、対応する垂直導電性構造体１６６上の対応する導電性トレース１６８に結合された（例えば、複数の異なる偏波をカバーするための）正極アンテナフィード端子９８−１及び９８−２（図５）を有することができる。
【００８４】
注意が払われない場合、フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０によって送信される高周波信号は、内部表面１４６で反射し、それによって、いくつかの方向におけるフェーズドアンテナアレイ６０の利得を制限することがある。アンテナ４０の導電性構造体（例えば、パッチ素子１０４又は寄生素子１０６）を内面１４６に（例えば、接着剤層１３６を介して、又は内面１４６と直接接触させてのいずれかで）直接搭載することは、これらの反射を最小限に抑え、それによって、全方向におけるフェーズドアンテナアレイ６０のアンテナ利得を最適化するように機能する。接着剤層１３６は、これらの反射を最小限に抑えつつ、誘電体カバー層１３０と基板１４０との間の満足な接着を可能にするのに十分な小ささの選択された厚さ１７６を有し得る。例として、厚さ１７６は、３００マイクロメートル〜４００マイクロメートル、２００マイクロメートル〜５００マイクロメートル、３２５マイクロメートル〜３７５マイクロメートル、１００マイクロメートル〜６００マイクロメートルなどであり得る。
【００８５】
実際には、フェーズドアンテナアレイ６０によって伝送される高周波信号は、誘電体カバー層１３０内（例えば、誘電体カバー層１３０の内面１４６及び／又は外面１４８で）反射することができる。このような反射は、例えば、誘電体カバー層１３０とデバイス１０の外部の空間との間の誘電率の差、並びに基板１４０と誘電体カバー層１３０との間の誘電率の差に起因し得る。注意が払われない場合、反射信号は、互いに破壊干渉することがあり、及び／又は誘電体カバー層１３０内の送信信号と弱め合うように干渉することがある。これは、例えば、いくつかの角度にわたってフェーズドアンテナアレイ６０のアンテナ利得の劣化につながることがある。
【００８６】
これらの弱め合う干渉の効果を緩和するために、誘電体カバー層１３０の誘電率ＤＫ１及び誘電体カバー層１３０の厚さ１４４を、誘電体カバー層１３０がフェーズドアンテナアレイ６０用の１／４波インピーダンス変成器を形成するように選択することができる。このように構成されていると、誘電体カバー層１３０は、フェーズドアンテナアレイ６０のアンテナインピーダンスとデバイス１０の外部の自由空間インピーダンスとの整合を最適化することができ、誘電体カバー層１３０内の弱め合う干渉を緩和することができる。
【００８７】
例として、誘電体カバー層１３０は、約３．０〜１０．０（例えば、４．０〜９．０、５．０〜８．０、５．５〜７．０、５．０〜７．０など）の誘電率を有する材料から形成してもよい。１つの特定の構成では、誘電体カバー層１３０は、ガラス、セラミック、又は約６．０．の誘電率を有する他の誘電材料から形成してもよい。誘電体カバー層１３０の厚さ１４４は、誘電体カバー層１３０を形成するために使用される材料におけるフェーズドアンテナアレイ６０の有効動作波長の０．１５〜０．２５倍（例えば、有効波長の約１／４）になるように選択することができる。有効波長は、フェーズドアンテナアレイ６０の自由空間動作波長（例えば、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数に対応するセンチ波長又はミリ波長）を、一定係数（例えば、誘電体カバー層１３０を形成するために使用される材料の誘電率の平方根）で除算することによって得られる。この例は単なる例示にすぎず、所望であれば、厚さ１４４は、有効波長の０．１７〜０．２３倍、有効波長の０．１２〜０．２８倍、有効波長の０．１９〜０．２１倍、有効波長の０．１５〜０．３０倍などになるように選択してもよい。実際には、厚さ１４４は、例として、０．８ｍｍ〜１．０ｍｍ、０．８５ｍｍ〜０．９５ｍｍ、又は０．７ｍｍ〜１．１ｍｍとなり得る。接着層１３６は、誘電体カバー層１３０の誘電率ＤＫ１未満の誘電率を有する誘電材料から形成することができる。
【００８８】
各アンテナ４０は、導電性貫通ビア１７０（本明細書では、導電ビア１７０と呼ばれることもある）などの垂直導電性構造体によって、フェーズドアンテナアレイ６０内の他のアンテナ４０から離れていてもよい。導電ビア１７０のセット又はフェンスは、フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０を横方向に取り囲むことができる。導電ビア１７０は、基板１４０を貫通して表面１５０から接地トレース１５６まで延びることができる。導電性ランディングパッド（明確にするために図７には示されていない）を使用して、導電ビアが基板１４０を貫通する際に、導電ビア１７０を各層１４２に固定することができる。導電ビア１７０を接地トレース１５４に短絡することによって、導電ビア１７０を接地トレース１５４と同じ接地電位又は基準電位に保持することができる。
【００８９】
図７に示すように、フェーズドアンテナ６０内の各アンテナ４０のパッチ素子１０４及び寄生素子１０６は、対応する容積１７２（本明細書では空洞１７２と呼ばれることもある）内に搭載されてもよい。各アンテナ４０の容積１７２の縁部は、導電ビア１７０、接地トレース１５４、及び誘電体カバー層１３０によって画定されてもよい（例えば、各アンテナ４０の容積１７２は、導電ビア１７０、接地トレース１５４、及び誘電体カバー層１３０によって囲まれていてもよい。このようにして、導電ビア１７０及び接地トレース１５４は、フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０のための導電性空洞を形成することができる（例えば、フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０は、導電ビア１７０及び接地トレース１５４から形成された導電性空洞を有する空洞付きスタック型パッチアンテナであってもよい）。
【００９０】
接地トレース１５４及び導電ビア１７０から形成された導電性空洞は、フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０の利得を向上させるように機能する（例えば、誘電体カバー層１３０の存在に関連付けられた減衰及び弱め合う干渉を補償するように機能する）。導電ビア１７０はまた、所望であれば、（例えば、アンテナ間の電磁クロスカップリングを最小限に抑えるために）フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０を互いから分離するように機能することができる。
【００９１】
フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０は、対応する導電ビア１７０、対応する容積１７２、及び接地トレース１５４の対応する部分は、アンテナユニットセル１７４と呼ばれることがある。フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナユニットセル１７４は、任意の所望のパターン（例えば、行及び／又は列あるいは他の形状を有するパターン）で配置することができる。所望であれば、いくつかの導電ビア１７０を、隣接するアンテナユニットセル１７４で共有してもよい。
【００９２】
フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０は、誘電体カバー層１３０の内面１４６に表面波（例えば、図６の表面波１２５などの表面波）を発生させることができる。しかしながら、誘電体カバー層１３０の内面１４６におけるアンテナユニットセル１７４の横方向配置（タイリング）は、各アンテナ４０によって発生された表面波を、（例えば、誘電体カバー層１３０の横方向縁部になど、フェーズドアンテナアレイ６０からの比較的離れた横方向距離で）内部表面１４６の横方向水平線において弱め合うように干渉する及び相殺するように構成することができる。これにより、フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０によって発生された表面波が、デバイス１０から伝搬すること、外部機器と干渉すること、ユーザによって吸収されることなどを防止することができる。このようにして、フェーズドアンテナアレイ６０は、誘電体カバー層１３０の存在に関連付けられた反射損失、弱め合う干渉、及び表面波効果を最小限に抑えながら、ミリ波周波数及びセンチ波周波数の高周波信号１６２を誘電体カバー層１３０を介して送信及び受信することができる。
【００９３】
図８は、どのようにしてフェーズドアンテナアレイ６０の各アンテナ４０用の１／４波インピーダンス変成器を形成するように誘電体カバー層１３０を構成することができるかを示す、例示的な伝送線モデル１９０を示している。図８に示すように、送受信機１８０（例えば、図２の送受信機回路２８）は、アンテナ負荷１８２（例えば、フェーズドアンテナアレイ６０内の所与のアンテナ４０に関連付けられた５０オームインピーダンス）に結合され得る。
【００９４】
図７の誘電体カバー層１３０に関連付けられた負荷１８４は、アンテナ負荷１８２と自由空間負荷１８６との間で直列に結合され得る。自由空間負荷１８６は、誘電体層１３０の上方のデバイス１０の外部の空間と関連付けることができる（例えば、３７７オーム又は別の好適な自由空間インピーダンス）。誘電体カバー層１３０を好適な誘電率ＤＫ１及び厚さ１４４で形成することにより、（例えば、誘電体カバー層１４０の誘電率をＤＫ１と仮定して、厚さ１４４がアンテナ４０の有効動作波長の約１／４又は０．１５〜０．２５倍である場合）誘電体カバー層１３０は、１／４波インピーダンス変成器を形成することができる。
【００９５】
１／４波インピーダンス変成器を形成するように誘電体カバー層１３０を構成することにより、例えば、アンテナ４０の動作波長における誘電体カバー層１３０内の弱め合う干渉及び信号減衰を最小限に抑えながら、アンテナ負荷１８２（図７のアンテナ４０）が、自遊空間負荷１８６とインターフェースすることができるようになる。フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０を内面１４６に押し付けることにより、アンテナ４０と誘電体カバー層１３０との間の追加の負荷１８８をなくし、全体的なアンテナ効率を最適化することができる。図８の例は単なる例示にすぎず、一般に、フェーズドアンテナアレイ６０に関連付けられたインピーダンスをモデル化するために他の伝送線モデルを使用してもよい。
【００９６】
図９は、（例えば、図７の矢印１７５の方向に見た）フェーズドアンテナアレイ６０の上視図である。図９の例では、明確にするために、図７の誘電体カバー層１３０、基板１４０、接地トレース１５４、及び導電性トレース１６８は省略されている。
【００９７】
図９に示すように、アンテナモジュール１３８上のフェーズドアンテナアレイ６０は、行と列の矩形グリッドパターンで配置された複数のアンテナユニットセル１７４を含むことができる。各アンテナユニットセル１７４は、対応する導電ビア１７０のセット（例えば、導電ビア１７０の対応するフェンス）によって横方向に囲まれた対応するアンテナ４０を含むことができる。
【００９８】
各アンテナユニットセル１７４の導電ビア１７０のフェンスは、アンテナ４０によってカバーされた周波数において不透明であってもよい。各導電ビア１７０は、２つの隣接する導電ビア１７０から距離（ピッチ）２００だけ離れていてもよい。アンテナ４０によってカバーされた周波数において不透明であるためには、距離２００は、アンテナ４０の動作波長（例えば、図７の基板１４０の誘電効果を補償した後の有効波長）の約１／８未満であり得る。
【００９９】
フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナ４０は、フェーズドアンテナアレイ６０内の１つ以上の隣接するアンテナ４０から距離２０６だけ離れていてもよい。距離２０６は、例えば、アンテナ４０の動作波長（例えば、図７の基板１４０の誘電特性を与えられる有効波長）の１／２にほぼ等しくなり得る。図９の例では、各アンテナユニットセル１７４は、導電ビア１７０によって画定された矩形周囲を有する。例えば、各アンテナユニットセル１７４は、第１の矩形寸法２０４及び第２の矩形寸法２０２を有することができる。寸法２０２は、寸法２０４に等しくてもよく（例えば、各アンテナユニットセル１７４は、正方形の外形を有してもよく）、あるいは寸法２０２は、寸法２０４と異なっていてもよい。寸法２０２及び２０４は、フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０がアンテナ４０の有効動作波長の約１／２だけ離れるように選択され得る。例として、寸法２０２及び２０４は、３．０〜５．０ｍｍ、２．０〜６．０ｍｍ、２．５〜５．５ｍｍなどであり得る。
【０１００】
図９の例は、単なる例示にすぎない。隣接するアンテナユニットセル１７４は、導電ビア１７０の１つ以上のフェンスを共有してもよく、あるいは導電ビア１７０の異なる対応するフェンスをそれぞれが有してもよい。パッチ素子１０４及び寄生素子１０６は、対応するアンテナユニットセル１７４内で中心に配置されてもよく、あるいは対応するアンテナユニットセル１７４の中心からオフセットしていてもよい。所望であれば、寄生素子１０６を省略してもよい。所望であれば、スタック型寄生素子及び／又はパッチ素子（例えば、アンテナ共振素子）の追加の層を各アンテナ４０に設けてもよい。パッチ素子１０４及び寄生素子１０６は、任意の所望の形状及び／又は配向を有してもよい。フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナユニットセル１７４は、同じ形状及び寸法を有してもよく、あるいはフェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナユニットセル１７４のうちの２つ以上が、異なる形状又は寸法を有してもよい。各アンテナ４０は、同じ周波数をカバーしてもよく、あるいは、所望であれば、フェーズドアンテナアレイ６０内の２つ以上のアンテナ４０は、異なる周波数をカバーするために異なるサイズのパッチ素子１０４を有してもよい。アンテナユニットセル１７４は、行と列のグリッドで配置される必要はなく、一般に、任意の所望のパターンで配置してもよい。フェーズドアンテナアレイ６０は、任意の所望の数のアンテナユニットセル１７４を含むことができる。アンテナユニットセル１７４は、所望であれば、他の形状（例えば、導電ビア１７０のフェンスによって画定される１つ以上の直線状縁部及び／又は湾曲縁部を有する形状）を有してもよい。
【０１０１】
図１０は、五角形形状を有するアンテナユニットセル１７４の上視図である。図１０の例では、明確にするために、図７の誘電体カバー層１３０、接地トレース１５４、導電性トレース１６８、及び基板１４０は省略されている。
【０１０２】
図１０に示すように、アンテナユニットセル１７４は、導電ビア１７０の５つの側部又は５つの直線状フェンスを有してもよい（例えば、アンテナユニットセル１７４は、五角形形状、又は導電ビア１７０の対角フェンスによって角部が切り取られている矩形形状を有してもよい）。このように配置されると、アンテナユニットセル１７４は、３．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、２．０ｍｍ〜６．０ｍｍ、２．５ｍｍ〜５．５ｍｍなどの長軸２１０を有することができる。アンテナユニットセル１７４の各側部が同じ長さを有してもよく、あるいは、アンテナユニットセル１７４の２つ以上の側部が異なる長さを有してもよい。
【０１０３】
図１１は、六角形形状を有するアンテナユニットセル１７４の上視図である。図１１の例では、明確にするために、図７の誘電体カバー層１３０、接地トレース１５４、導電性トレース１６８、及び基板１４０は省略されている。
【０１０４】
図１１に示すように、アンテナユニットセル１７４は、導電ビア１７０の６つの側部又は６つの直線フェンスを有してもよい。このように配置されると、アンテナユニットセル１７４は、３．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、２．０ｍｍ〜６．０ｍｍ、２．５ｍｍ〜５．５ｍｍなどの長軸２１２を有することができる。アンテナユニットセル１７４の各側部が同じ長さを有してもよく、あるいは、アンテナユニットセル１７４の２つ以上の側部が異なる長さを有してもよい。図１０及び図１１の例は、単なる例示にすぎない。一般に、図１０及び図１１のパッチ素子１０４は、任意の所望の形状を有することができる。図１０及び図１１のアンテナ４０は、所望であれば、図７及び図９の寄生素子１０６などの寄生素子を備えていてもよい。
【０１０５】
図１１の八角形のアンテナユニットセル１７４及び図１０の五角形のアンテナユニットセル１７４など、異なる形状及びサイズのアンテナユニットセルは、（例えば、所望のアンテナパターンに適応するために、異なる周波数をカバーするための異なるアンテナサイズをフェーズドアンテナアレイ６０が含むことができるようにするために、図７の誘電体カバー層１３０で発生された表面波を相殺するための最適な方法でアンテナを配置できるようにするために、デバイス１０内の特定の空間制限に適応するために、など）フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０が所望の様式で配置される、タイリングされる、又はパッケージングされるように、同じフェーズドアンテナアレイ６０内に実装することができる。
【０１０６】
所望であれば、同じフェーズドアンテナアレイ６０は、異なる周波数を同時にカバーするために異なる形状及びサイズのアンテナ４０及び／又はアンテナユニットセル１７４を含んでもよい。図１２は、異なる周波数をカバーするために異なる形状及びサイズのアンテナ４０及びアンテナユニットセル１７４を有するフェーズドアンテナアレイ６０の上視図である。図１２の例では、明確にするために、図７の誘電体カバー層１３０、接地トレース１５４、導電性トレース１６８、及び基板１４０は省略されている。
【０１０７】
図１２に示すように、フェーズドアンテナアレイ６０は、比較的高い周波数をカバーするためのアンテナ４０Ｈの第１のセットと、比較的低い周波数（例えば、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数）をカバーするためのアンテナ４０Ｌの第２のセットとを含むことができる。アンテナ４０Ｈは、比較的高い周波数をカバーするために、比較的小さいパッチ素子１０４（例えば、長さ２２２の側部を有するパッチ素子１０４）を有することができる。アンテナ４０Ｌは、比較的低い周波数をカバーするために、比較的大きなパッチ素子１０４（例えば、長さ２２２よりも長い長さ２２０の側部を有するパッチ素子１０４）を有することができる。
【０１０８】
アンテナユニットセル１７４Ｈを形成するために、アンテナ４０Ｈを導電ビア１７０の対応するセット（フェンス）によって取り囲むことができる。アンテナユニットセル１７４Ｌを形成するために、アンテナ４０Ｌを導電ビア１７０の対応するセット（フェンス）によって取り囲むことができる。アンテナユニットセル１７４Ｌは、（例えば、アンテナ４０Ｌに関連付けられたより長い波長に適応するために）アンテナユニットセル１７４Ｈよりも大きくてもよい。図１２の例では、アンテナユニットセル１７４Ｈは、六角形形状を有する（図１１）が、アンテナユニットセル１７４Ｌは、矩形又は正方形の形状を有する。これにより、例えば、アンテナユニットセル１７４Ｌのサイズが比較的大きいにもかかわらず、アンテナユニットセル１７４Ｈが隣接するアンテナユニットセル１７４Ｌ同士の間に嵌合できるようになり得る。
【０１０９】
図１２の例では、アンテナユニットセル１７４Ｌ及びアンテナユニットセル１７４Ｈは、共通の点の周りにコロケートされた同心リングのパターンで配置されている。これは単なる例示にすぎず、一般に、アンテナユニットセル１７４Ｌ及び１７４Ｈを任意の所望のパターンで配置してもよい。アンテナ４０Ｈ及び４０Ｌのパッチ素子１０４は、任意の所望の形状を有してもよい。図７及び図９の寄生素子１０６などの寄生素子を、フェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０のうちの１つ以上（例えば、全て）のパッチ素子１０４上にスタックすることができる。所望であれば、他の周波数をカバーするために、追加のアンテナ及びアンテナユニットセルをフェーズドアンテナアレイ６０に含めてもよい。
【０１１０】
アンテナユニットセル１７４Ｌ及び１７４Ｈ内の導電ビア１７０のフェンスは、任意の所望の形状を有してもよい。一般に、導電ビアのフェンスは、アンテナユニットセル１７４Ｌ及び１７４Ｈを、重なり合うことなく所定の場所に配置（タイリング）できるように選択された形状を有し得る。アンテナユニットセルの所定の位置は、フェーズドアンテナアレイ６０によって呈される放射パターンが所望の形状を有するように選択することができ、それにより、各アンテナ４０によって発生された表面波は、例として、誘電体カバー層１３０（図７）の周囲で好適に相殺されるように、及び／又はデバイス１０内のフォームファクタ若しくは空間的要件に適応するように選択することができる。このようにして、フェーズドアンテナアレイ６０は、異なる周波数をカバーするための異なるアンテナを含むことができ、誘電体カバー層１３０（図７）内の信号減衰及び弱め合う干渉を緩和する一方で、外部デバイス１０への表面波伝搬を最小限に抑えることができる。
【０１１１】
別の好適な構成では、フェーズドアンテナアレイ６０内の１つ以上のアンテナユニットセル１７４は、複数のアンテナ４０を備えてもよい。図１３は、複数のアンテナ４０を有するアンテナユニットセル１７４の上視図である。図１３の例では、明確にするために、図７の誘電体カバー層１３０、接地トレース１５４、導電性トレース１６８、及び基板１４０は省略されている。
【０１１２】
図１３に示すように、比較的低い周波数をカバーするための所与のアンテナ４０Ｌ、及び比較的高い周波数をカバーするための所与のアンテナ４０Ｈなどの複数のアンテナ４０を、同じアンテナユニットセル１７４内に搭載することができる。図１３のアンテナユニットセル１７４内の導電ビア１７０のフェンスは、アンテナ４０Ｈと４０Ｌの両方を横方向に取り囲むことができる（例えば、アンテナ４０Ｈ及び４０Ｌのパッチ素子１０４は両方とも、図７の同じ空洞１７２内に配置されてもよい）。一例として、アンテナ４０Ｌは、２７．５ＧＨｚ〜２８．５ＧＨｚの周波数帯域などの比較的低い周波数帯域をカバーすることができ、アンテナ４０Ｈは、３７ＧＨｚ〜４１ＧＨｚの周波数帯域などの比較的高い帯域をカバーする。このようにすると、同じアンテナユニットセル１７４を使用して、複数の周波数をカバーすることができる。これにより、例えば、（例えば、アンテナ４０Ｌとアンテナ４０Ｈとの間の導電ビア１７０の追加のフェンスを省略することができるので）アンテナ４０Ｌ及び４０Ｈに別個のユニットセルが使用されるシナリオに対して、アンテナモジュール１３８内にアンテナ４０Ｌ及び４０Ｈを実装するために必要とされる空間量を低減することができる。アンテナ４０Ｌ及び４０Ｈは、（例えば、アンテナ４０Ｌ及び４０Ｈが周波数において十分に離れている周波数範囲をカバーするので）同じアンテナユニットセル１７４内にコロケートされているにもかかわらず十分に分離していてもよい。フェーズドアンテナアレイ６０内の各アンテナユニットセル１７４は、図１３のアンテナ４０Ｌ及び４０Ｈなどの複数のアンテナを含んでもよく、あるいはフェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナユニットセル１７４のいくつかのみをこのように実装してもよい。
【０１１３】
図１３の例は、単なる例示にすぎない。導電ビア１７０のフェンスは、任意の所望の形状を有することができる（例えば、図１３のアンテナユニットセル１７４は、任意の所望の数の湾曲側部及び／又は直線状側部を有してもよい）。アンテナ４０Ｌ及び４０Ｈのパッチ素子１０４は、任意の所望の形状及び／又は相対的な配向を有してもよい。アンテナ４０Ｌ及び４０Ｈは、所望であれば、図７及び図９の寄生素子１０６などの寄生素子を備えていてもよい。
【０１１４】
図１４は、図７の誘電体カバー層１３０の存在下でのフェーズドアンテナアレイ６０の例示的な放射パターン（例えば、放射パターン包絡線）の側断面図を示す。図１４に示すように、曲線２５０は、誘電体カバー層１３０が１／４波インピーダンス変成器を形成しないシナリオ、及びフェーズドアンテナアレイ６０内のアンテナ４０が導電ビア１７０のフェンスによって離されていないシナリにおけるフェーズドアンテナアレイ６０の放射パターン包絡線を示している。曲線２５０によって示されるように、アンテナアレイ６０の放射パターン包絡線は、異なる角度で、低減された全体利得、極小値（トラフ）、及び極大値（ピーク）を呈し得る。低減された全体利得及び極小値は、例えば、誘電体カバー層１３０内の信号減衰及び弱め合う干渉、並びに／又は導電ビア１７０がないことによって発生させることができる。
【０１１５】
誘電体カバー層１３０が、１／４インピーダンス変成器を形成するように構成されており、導電ビアのフェンスが、アンテナユニットセル１７４（図７〜図１３）を形成するために使用される場合、フェーズドアンテナアレイ６０が曲線２５２によって示される放射パターン包絡線を呈するように、内面１４６における信号反射（図７）、誘電体カバー層１３０内の信号減衰及び弱め合う干渉、並びに内面１４６に沿った表面波伝搬を最小限に抑えることができる。曲線２５２によって示されるように、フェーズドアンテナアレイ６０の全体利得は、より大きくてもよく、フェーズドアンテナアレイ６０の放射パターン包絡線は、曲線２５０に関連付けられたシナリオに対して、フェーズドアンテナアレイ６０の視野内の全ての角度においてより均一になり得る。このようにすると、フェーズドアンテナアレイ６０は、誘電体カバー層１３０があるにもかかわらず、全ての角度にわたって十分なアンテナ効率で動作することができる。
【０１１６】
図１４の例は、単なる例示にすぎない。一般に、放射線パターン包絡線２５０及び２５２は、他の形状を呈してもよい。図１４に示す放射線パターンの包絡線は、放射線パターン包絡線の２次元の側断面図を示している。一般に、フェーズドアンテナアレイ６０の放射パターン包絡線は、３次元である。
【０１１７】
一実施形態によれば、誘電体カバー層と、誘電体カバー層に搭載された表面を有する誘電体基板と、誘電体基板上のフェーズドアンテナアレイを備え、フェーズドアンテナアレイが、誘電体基板の表面に導電性トレースを含み、フェーズドアンテナアレイが、誘電体カバー層を介して１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数の高周波信号を送信するように構成されている、電子デバイスが提供される。
【０１１８】
別の実施形態によれば、電子デバイスは、第１の面及び第２の面を有し、かつ、ディスプレイカバー層、及びディスプレイカバー層を通して光を放出する画素回路を有するディスプレイを含み、ディスプレイカバー層は電子デバイスの第１の面を形成し、誘電体カバー層は電子デバイスの第２の面を形成する。
【０１１９】
別の実施形態によれば、誘電体カバー層は、ガラス及びセラミックからなるグループから選択される材料を含む。
【０１２０】
別の実施形態によれば、電子デバイスは、第１の面及び第２の面を有し、かつ、画素回路を有するディスプレイを含み、画素回路は、誘電体カバー層を通して光を放出するように構成されている。
【０１２１】
別の実施形態によれば、導電性トレースは、誘電体カバー層の表面と直接接触している。
【０１２２】
別の実施形態によれば、電気デバイスは、第１の面及び第２の面を有し、かつ、誘電体基板の表面を誘電体カバー層に取り付ける接着層を含み、導電性トレースは、接着層と直接接触している。
【０１２３】
別の実施形態によれば、接着剤層は２００マイクロメートル〜５００マイクロメートルの厚さを有し、誘電体カバー層は第１の誘電率を有し、接着剤は第１の誘電率よりも小さい第２の誘電率を有する。
【０１２４】
別の実施形態によれば、誘電体カバー層は０．７ｍｍ〜１．１ｍｍの厚さを有する。
【０１２５】
別の実施形態によれば、フェーズドアンテナアレイは、誘電体基板内に埋め込まれた接地トレースを有するアンテナ、接地トレースと導電性トレースとの間に挿入されたパッチ素子、及び導電性トレースから形成された寄生素子を含む。
【０１２６】
別の実施形態によれば、電気デバイスは、パッチ素子上の第１の正極アンテナフィード端子に結合された第１の伝送線経路と、パッチ素子上の第２の正極アンテナフィード端子に結合された第２の伝送線経路と含む。
【０１２７】
別の実施形態によれば、導電性トレースは、十字形状を有し、かつ、パッチ素子上の第１の正極アンテナフィード端子及び第２の正極アンテナフィード端子と重なり合う。
【０１２８】
別の実施形態によれば、フェーズドアンテナアレイは、誘電体基板内に埋め込まれた接地トレースを有するアンテナ、及び誘電体基板の表面の導電性トレースに結合された正極アンテナフィード端子を含み、導電性トレースは、アンテナ用のアンテナ共振素子を形成する。
【０１２９】
別の実施形態によれば、電気デバイスは、誘電体基板を貫通して接地トレースから誘電体基板の表面まで延びる導電ビアのフェンスであって、導電ビアのフェンスと接地トレースとが、空洞を画定する、導電ビアのフェンス、及び空洞内のアンテナ共振素子を含む。
【０１３０】
別の実施形態によれば、複数のアンテナユニットセル内の各アンテナユニットセルは、空洞内の追加のアンテナ共振素子を含み、アンテナ共振素子は、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの間の第１の周波数の高周波信号を送信するように構成されており、第２のアンテナ共振素子は、第１の周波数とは異なる１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの第２の周波数の高周波信号を送信するように構成されている。
【０１３１】
一実施形態によれば、誘電体層と、誘電体層に結合された表面を有する誘電体基板と、誘電体基板上のフェーズドアンテナアレイと、を含む電子デバイスであって、フェーズドアンテナアレイは、誘電体層を介して１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数の高周波信号を送信するように構成されており、誘電体層は、周波数でフェーズドアンテナアレイ用の１／４波インピーダンス変成器を形成するように構成されている、電子デバイスが提供される。
【０１３２】
別の実施形態によれば、上記周波数の高周波信号は、誘電体層を介して伝搬する間に有効波長を呈し、誘電体層は、有効波長の０．１５〜０．２５倍の厚さを有する。
【０１３３】
別の実施形態によれば、誘電体層は、３．０〜１０．０の誘電率を有し、フェーズドアンテナアレイは、誘電体基板の表面に導電性トレースを含む。
【０１３４】
一実施形態によれば、誘電体筐体壁と、誘電体筐体壁に結合された誘電体基板と、誘電体筐体壁を介して１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数の高周波信号を伝達するように構成されている、誘電体基板上のフェーズドアンテナアレイと、を備える電子デバイスであって、フェーズドアンテナアレイが、複数のアンテナであって、複数のアンテナ内の各アンテナが、誘電体筐体壁に取り付けられた導電性トレースを含む、複数のアンテナ、及び導電ビアのフェンスであって、導電ビアのフェンスが、誘電体基板を貫通して延び、かつ、複数のアンテナの各アンテナ内で導電性トレースを横方向に取り囲む、導電ビアのフェンスを含む、電子デバイスが提供される。
【０１３５】
別の実施形態によれば、導電ビアのフェンスは、六角形形状、五角形形状、及び矩形形状からなるグループから選択される形状を有する導電ビアのセットを含む。
【０１３６】
別の実施形態によれば、複数のアンテナは、第１のアンテナ及び第２のアンテナを含み、第１のアンテナは、１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの第１の周波数の高周波信号を伝達するように構成されており、第２のアンテナは、第１の周波数よりも大きい１０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの第２の周波数の高周波信号を伝達するように構成されており、導電ビアのフェンスは、第１のアンテナを横方向に取り囲む導電ビアの第１のセット、及び第２アンテナを横方向に取り囲む導電ビアの第２のセットを含み、導電ビアの第１のセットは第１の形状を有し、導電ビアの第２のセットは、第１の形状とは異なる第２の形状を有する。
【０１３７】
前述は、単に例示であり、多様な変更が、説明された実施形態になされ得る。前述の実施形態は、個別に又は任意の組み合わせで実施され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【外国語明細書】
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