(57)【要約】  ディコヒーレンスプレート（２２）は、２つ以上のアンテナ間における電磁界結合を低減する、即ち、これらの間の隔離を改善する。アンテナモジュールは、第１アンテナ（２１０）、第２アンテナ（２１２）、及び表面を有するディコヒーレンスプレート（２２０）を含む。第１アンテナは、１つ以上の電磁信号を送信する。ディコヒーレンスプレートの表面は、第１アンテナ及び第２アンテナを接続する線（２１４）に対して垂直な平面内に位置する。ある範囲の経路長を有する複数の経路において、第１アンテナからこの平面を経て第２アンテナまでの第１経路（２２２−１）毎に、第１アンテナが送信する１つ以上の電磁信号におけるそれぞれの波長に対して第１経路から実質的に１８０゜位相がずれ、第１アンテナから前述の平面を経て第２アンテナまでの対応する第２経路（２２２−２）がある。これによって、ディコヒーレンスプレートは、第１アンテナ及び第２アンテナ間の電磁界結合を低減する。
2008536394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナモジュールであって、
第１アンテナと、
第２アンテナと、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを接続する線に対して実質的に垂直な平面に位置する表面を有するディコヒーレンスプレートと、
を備えており、所定範囲の経路長を有する複数の経路の内、前記第１アンテナから前記平面を経て前記第２アンテナまでの経路の各々に、前記第１アンテナが送信する１又は複数の電磁信号におけるそれぞれの波長に対して前記第１経路から実質的に１８０゜位相がずれ、前記第１アンテナから前記平面を経て前記第２アンテナまでの対応する第２経路があり、これによって前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間の電磁界結合を低減する
ことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナモジュールにおいて、前記ディコヒーレンスプレートの表面が、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを接続する線と交わっていることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項３】
請求項１記載のアンテナモジュールにおいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間の前記それぞれの波長における電磁界結合は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも少なくとも３０ｄＢ少ないことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項４】
請求項１記載のアンテナモジュールにおいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間の前記それぞれの波長における電磁界結合は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも、４０〜７０ｄＢだけ少ないことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項５】
請求項１記載のアンテナモジュールにおいて、前記ディコヒーレンスプレートは金属層を含むことを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項６】
請求項５記載のアンテナモジュールにおいて、前記金属層は、前記金属の表皮厚さよりも厚く、前記表皮厚さは、前記第１アンテナが送信する１つ以上の電磁信号の最低周波数に対応することを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項７】
請求項５記載のアンテナモジュールにおいて、前記金属層は所定の形状にパターニングされていることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項８】
請求項７記載のアンテナモジュールにおいて、前記所定の形状は最大横方向範囲を有し、該最大横方向範囲は、前記第１アンテナのダイポールモーメントを前記第２アンテナのダイポールモーメントから分離する距離以下であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項９】
請求項７記載のアンテナモジュールにおいて、前記所定の形状は最大横方向範囲を有し、該最大横方向範囲は、前記第１アンテナのダイポールモーメントを前記第２アンテナのダイポールモーメントから分離する距離の半分以下であることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１０】
請求項５記載のアンテナモジュールにおいて、前記金属層は、銅、アルミニウム、金、銀、並びにそれらの関連する合金及び酸化物から成る群から選択されていることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１１】
請求項５記載のアンテナモジュールにおいて、前記ディコヒーレンスプレートは更に、基板を含み、該基板の表面上方に位置する層内に、前記金属層が堆積されていることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１２】
請求項１１記載のアンテナモジュールにおいて、前記基板は回路ボードであることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項１３】
通信システムであって、
１つ以上の電磁信号を送信及び受信するように構成可能なデバイスと、
アンテナモジュールであって、
第１アンテナであって、前記１つ以上の電磁信号を送信する第１アンテナと、
第２アンテナと、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを接続する線に対して実質的に垂直な平面に実質的に位置する表面を有するディコヒーレンスプレートと、
を備えており、所定範囲の経路長を有する複数の経路の内、前記第１アンテナから前記平面を経て前記第２アンテナまでの経路毎に、前記第１アンテナが送信する１つ以上の電磁信号におけるそれぞれの波長に対して前記第１経路から実質的に１８０゜位相がずれ、前記第１アンテナから前記平面を経て前記第２アンテナまでの対応する第２経路があり、これによって前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間の電磁界結合を低減することができるアンテナモジュールと
を備えていることを特徴とする通信システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の通信システムにおいて、前記ディコヒーレンスプレートの表面が、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを接続する線と交わることを特徴とする通信システム。
【請求項１５】
請求項１３記載の通信システムにおいて、前記それぞれの波長における前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間の電磁界結合は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも少なくとも３０ｄＢ少ないことを特徴とする通信システム。
【請求項１６】
請求項１３記載の通信システムにおいて、前記それぞれの波長における前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間の電磁界結合は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも、４０〜７０ｄＢだけ少ないことを特徴とする通信システム。
【請求項１７】
請求項１３記載の通信システムにおいて、前記ディコヒーレンスプレートは金属層を含むことを特徴とする通信システム。
【請求項１８】
請求項１７記載の通信システムにおいて、前記金属層は、前記金属の表皮厚さよりも厚く、前記表皮厚さは、前記第１アンテナが送信する１つ以上の電磁信号の最低周波数に対応していることを特徴とする通信システム。
【請求項１９】
請求項１７記載の通信システムにおいて、前記金属層は所定の形状にパターニングされていることを特徴とする通信システム。
【請求項２０】
請求項１９記載の通信システムにおいて、前記所定の形状は最大横方向範囲を有し、該最大横方向範囲は、前記第１アンテナのダイポールモーメントを前記第２アンテナのダイポールモーメントから分離する距離以下であることを特徴とする通信システム。
【請求項２１】
請求項７記載の通信システムにおいて、前記所定の形状は最大横方向範囲を有し、該最大横方向範囲は、前記第１アンテナのダイポールモーメントを前記第２アンテナのダイポールモーメントから分離する距離の半分以下であることを特徴とする通信システム。
【請求項２２】
請求項１７記載の通信システムにおいて、前記金属層は、銅、アルミニウム、金、銀、並びにそれらの関連する合金及び酸化物から成る群から選択されていることを特徴とする通信システム。
【請求項２３】
請求項１７記載の通信システムにおいて、前記ディコヒーレンスプレートは更に、基板を含み、該基板の表面上方に位置する層内に、前記金属層が堆積されていることを特徴とする通信システム。
【請求項２４】
請求項２３記載の通信システムにおいて、前記基板は回路ボードであることを特徴とする通信システム。
【請求項２５】
第１アンテナ及び第２アンテナを有するそれぞれの幾何学的形状に合わせて、ディコヒーレンスプレートの形状を決定する方法であって、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを接続する線に対して実質的に垂直な平面において、前記ディコヒーレンスプレートの形状を選択するステップと、
電磁信号のそれぞれの波長に対して、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間の電磁界結合を判定するステップと、
前記判定からの結果に応じて、前記ディコヒーレンスプレートの次の形状を選択するステップと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間の電磁界結合が閾値未満となるまで、前記判定するステップ及び次の形状を選択するステップを繰り返すステップと
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、前記判定するステップは、
少なくとも前記ディコヒーレンスプレートの形状を構成する表面区域全域において、前記ディコヒーレンスプレートの平面におけるキルヒホフ回折カーネルを加算するステップを含み、前記キルヒホフ回折カーネルは、重み成分と、球面波グリーンの関数と、近場式を含む傾斜成分との積を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の方法において、前記加算するステップは、前記ディコヒーレンスプレートの形状によって規定される平面を超えて延びる表面区域全域にわたって、前記ディコヒーレンスプレートの平面内において行われることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２６記載の方法において、前記重み成分は、実部及び虚部を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２５記載の方法において、前記判定するステップは、前記電磁信号における２つ以上の波長について行われることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２５記載の方法において、前記閾値は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも少なくとも３０ｄＢ少ないことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２５記載の方法において、前記閾値は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも、４０〜７０ｄＢだけ少ないことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２５記載の方法において、前記ディコヒーレンスプレートは、２つ以上の別個のセグメントを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、電磁アンテナに関し、更に特定すれば、アンテナ及びディコヒーレンスプレート(decoherence plate)を含む通信システムに関する。
なお、本願は、２００３年７月３日に出願し、係属中の米国特許出願第１０／６１４，０９７号の一部継続出願である。米国特許第１０／６１４，０９７号は、ここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
アンテナは、意図的な電磁信号及び意図しない電磁信号を放射及び受信する。意図しない信号は、電磁界結合(field coupling)又は電磁干渉としても知られており、不所望の信号は、電流搬送配線、ワイヤ、及びその他の導体、並びに、同一又は異なるアンテナモジュール又は構造における別のアンテナによって生ずる可能性がある。電流搬送配線、ワイヤ、及びその他の導体に伴う意図しない信号は、適正な回路設計及び基板レイアウトによって最小限に抑えることができ、接地面を別個とした多層印刷回路ボードの使用、及び／又は電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽の使用等により最小化することができる。
【０００３】
図１に示すように、従来のＥＭＩ遮蔽１００は、非常に導電性が高い金属板、シート、又は層１１０を用いており、１つ以上のアンテナと１つ以上の回路との間に挿入して、電界１１４を反射し、その電界の一部を吸収することにより、入射電界１１２を減衰させる。電界の一部は透過する（１１６＿１）。また、電界１１８の内部反射もあり、別の透過電界１１６＿２を生ずる可能性がある。電界の減衰量は、電磁信号の周波数及び波長、金属の導電性及び透磁率、アンテナからのその距離、並びに、電磁信号の波長が金属板、シート、又は層１１０の厚さ程度である場合には、当該金属板、シート、又は層１１０の厚さというような要因によって異なる。ＥＭＩ遮蔽は、単純な金属シート又は箔の層、あるいはファラディケージ(Faraday cage)のような封入体を用いればよい。
【０００４】
多数のアンテナが近接して設置されていることが多いので、別のアンテナに意図しない電磁信号が伴うことは珍しくはない。通信システムにおいて高性能（高い信号対ノイズ比、低いビット・エラー・レート等）を達成するためには、それぞれのアンテナを十分に隔離することが必要となる場合が多い。２つ以上のアンテナの隔離を改善する様々な従来技術がある。このような手法の１つは、例えば、遅延線と共に送信−受信隔離スイッチ又は送信−受信隔離格子を用いることによって、通信システムにおける送信経路及び受信経路を隔離する。別の手法では、直交周波数分割多重化及びビットローディング(bit loading)のような符号化技法を用いることによって、周波数スペクトルを１組の直交副帯域に分割する。
【０００５】
これらの手法に加えて、アンテナのビームパターンをデカップリングすることによって、２つ以上のアンテナを互いから隔離する様々な従来技術がある。このような技術は、ビームパターンの指向性を変更すること（アンテナ設計及び／又はアンテナの配置によって）、自由空間経路損失を増大させること（アンテナを物理的に分離することによって）、ＥＭＩ遮蔽、１つ以上の接地面、そして可能であれば、偏波隔離(polarization isolation)を含む。これらの技術はアンテナの隔離を改善することはできるが、全体的な効率に関して限界がある。加えて、アンテナ及び通信システムの設計には、妥協が不可避となる。例えば、効果的にするためには、接地面が大きな空間範囲を有するようになる。このような大きな接地面は、追加費用がかかり、扱い難く（特に小型及び／又は携帯用通信システムにおいて）、アンテナ設計の自由度が制限される可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、通信システムにおいてアンテナの分離を増大するための低コストで小型の構造が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のディコヒーレンスプレート（decoherence plate）装置及び方法は、２つ以上のアンテナ間における電磁界結合を低減する、即ち、これらの隔離（分離）を改善する。該装置の一実施形態では、アンテナモジュールは、第１アンテナ、第２アンテナ、及び表面を有するディコヒーレンスプレートを含む。第１アンテナは、１つ以上の電磁信号を送信する。ディコヒーレンスプレートの表面は、第１アンテナ及び第２アンテナを接続する線に対して垂直な平面内に実質的に位置する。第１アンテナからこの平面を経て第２アンテナまでの第１経路毎に、第１アンテナが送信する１つ以上の電磁信号におけるそれぞれの波長に対して第１経路から実質的に１８０゜位相がずれ、第１アンテナから平面を経て第２アンテナまでの対応する第２経路がある。第１及び第２経路双方は、既定の範囲の経路長に該当する経路の集合から選択する。これによって、ディコヒーレンスプレートは、第１アンテナ及び第２アンテナ間の電磁界結合を低減する。
【０００８】
実施形態においては、ディコヒーレンスプレートの表面が、第１アンテナ及び第２アンテナを接続する線と交わる場合がある。
実施形態においては、それぞれの波長における第１アンテナ及び第２アンテナ間の電磁界結合が、第１アンテナ及び第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも少なくとも３０ｄＢ少ない場合がある。実施形態の中には、それぞれの波長における第１アンテナ及び第２アンテナ間の電磁界結合が、第１アンテナ及び第２アンテナ間における自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも、４０〜７０ｄＢだけ少ない場合がある。
【０００９】
実施形態においては、ディコヒーレンスプレートが金属層を含む場合がある。金属層は、金属の表皮厚さよりも厚くするとよく、表皮厚さは、第１アンテナが送信する１つ以上の電磁信号の最低周波数に対応する。金属層は、銅、アルミニウム、金、銀、並びにそれらの関連する合金及び酸化物から成る群から選択するとよい。
実施形態においては、金属層を所定の形状にパターニングする場合がある。所定の形状は最大横方向範囲を有し、最大横方向範囲は、第１アンテナのダイポールモーメントを第２アンテナのダイポールモーメントから分離する距離以下とするとよい。別の実施形態では、所定の形状は最大横方向範囲を有し、最大横方向範囲は、第１アンテナのダイポールモーメントを第２アンテナのダイポールモーメントから分離する距離の半分以下とするとよい。ディコヒーレンスプレートは、更に、基板を含むこともでき、その場合基板の表面上方に位置する層内に、金属層を堆積する。実施形態の中には、基板が回路ボードである場合もある。
【００１０】
方法の一実施形態において、第１アンテナ及び第２アンテナを有するそれぞれの幾何学的形状に合わせて、ディコヒーレンスプレートの形状を決定する際に、第１アンテナ及び第２アンテナを接続する線に対して実質的に垂直な平面において、ディコヒーレンスプレートの形状を選択する。電磁信号のそれぞれの波長に対して、第１アンテナ及び第２アンテナ間の電磁界結合を判定する。判定からの結果に応じて、ディコヒーレンスプレートの次の形状を選択する。第１アンテナと第２アンテナとの間の電磁界結合が閾値未満となるまで、電磁界結合の判定及び次の形状の選択を繰り返す。
【００１１】
実施形態においては、少なくともディコヒーレンスプレートの形状を含む表面区域全域において、ディコヒーレンスプレートの平面におけるキルヒホフ回折カーネルを加算する場合がある。キルヒホフ回折カーネルは、重み成分と、球面波グリーンの関数と、近場式（near-field expression）を含む傾斜成分との積を含む。別の実施形態では、加算は、ディコヒーレンスプレートの形状によって定義される平面を超えて延びる表面区域全域にわたって、ディコヒーレンスプレートの平面内において行われる。
実施形態においては、電磁信号における２つ以上の波長について電磁界結合を判定する場合がある。重み成分は、実部及び虚部を含むこともある。ディコヒーレンスプレートは、２つ以上の別個のセグメントを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
これより本発明の実施形態について詳細に説明するが、その例が添付図面に示されている。以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を得るために、多数の具体的な詳細について説明する。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細がなくても実施可能であることは、当業者には明白であろう。場合によっては、本発明の態様を無益に曖昧にしないように、周知の方法、手順、構成要素、及び回路については詳細に説明しないこともある。
【００１３】
図２は、アンテナモジュール２００を示す。アンテナモジュール２００は、第１アンテナ２１０、第２アンテナ２１２、及び表面を有するディコヒーレンスプレート２２０を含む。別の実施形態では、アンテナモジュール２００は、３つ以上のアンテナ及び／又は２つ以上のディコヒーレンスプレートを含むこともある。第１アンテナ２１０は、１つ以上の電磁信号を送信する。ディコヒーレンスプレート２２０の表面が実質的に位置する面３１８（図３）は、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２を接続する線２１４に対して実質的に垂直となっている。ディコヒーレンスプレート２２０の表面は、第１アンテナ２１０に対応する電気ダイポールモーメントから第１の距離２１６にあり、第２アンテナ２１２に対応する電気ダイポールモーメントからは第２の距離２１８にある。以後、電気ダイポールモーメントのことをダイポールモーメントと呼ぶ。
【００１４】
大きさｑの対向する１対の電荷のダイポール（双極子）モーメントを、電荷の大きさと電荷間の距離との積と定義する。ダイポールモーメントの正の方向を、正電荷に向かう方向と定義する。第１アンテナ２１０のようなアンテナでは、その空間寸法が１つ以上の電磁信号におけるそれぞれの波長よりも大きく、ダイポールモーメントは、アンテナ又は電磁界パターンを多極に拡張した場合に、有為な即ち支配的な項を表すと言える。実施形態の中には、第１アンテナ２１０のようなアンテナがダイポールモーメントを有しておらず、第１距離２１６及び第２距離２１８が、当該アンテナの多極拡張における支配項（dominant term）に対応する場合もある。
【００１５】
既定範囲の経路長を有する複数の経路における、第１アンテナ２１０から平面３１８（図３）、更に第２アンテナ２１２までの各第１経路２２２＿１に対して、第１アンテナ２１０から平面３１８（図３）、そして第２アンテナ２１２まで、対応する第２経路２２２＿２がある。これは、第１アンテナ２１０が送信する１つ以上の電磁信号におけるそれぞれの波長に対して、実質的に１８０゜位相がずれている。第１及び第２経路は、双方とも、既定範囲の経路長を有する経路の集合から選択されている。このように、ディコヒーレンスプレート２２０は、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間における電磁界結合を閾値未満に低下させる。低下した電磁界結合は、アンテナ結合の低下、又は第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間におけるアンテナ隔離の増大とも言うことができる。ｄＢ単位の電磁界結合は、百分率電磁界結合の常用対数の２０倍と定義することができる。アンテナの設計に応じて、電磁界結合は、垂直方向及び水平方向では異なる場合がある。
【００１６】
図２に示す実施形態では、ディコヒーレンスプレート２２０の表面は、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２を接続する線２１４と交わる。別の実施形態では、ディコヒーレンスプレート２２０の表面は、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２を接続する線２１４と交わらなくてもよい。例えば、ディコヒーレンスプレート２２０は、その中心に孔を有してもよく、あるいはディコヒーレンスプレート２２０は、線２１４がプレート３１８（図３）と交わる点を完全に包囲しなくてもよい。
【００１７】
閾値は、第１経路２２２＿１及び第２経路２２２＿２の経路長に、それぞれの波長の半分にほぼ等しい差があることによる、互いの実質的な相殺の結果である。これにより、電磁界結合において深い最小値が得られる。ディコヒーレンスプレートの形状は、第１アンテナ２１０から平面２１８（図３）を経て第２アンテナ２１２までの複数の経路、及び／又は２つ以上のそれぞれの波長に対して相互相殺が生ずるように選択すればよい。
【００１８】
幾つかの実施形態では、それぞれの波長における第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の低下電磁界結合に対する閾値は、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも少なくとも３０ｄＢ未満とする。別の実施形態では、それぞれの波長における第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の低下電磁界結合に対する閾値は、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも少なくとも４０ｄＢ、少なくとも５０ｄＢ、又は少なくとも６０ｄＢ未満とする。実施形態の中には、それぞれの波長における第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の低下電磁界結合に対する閾値が、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の自由空間経路損失に対応する電磁界結合よりも４０〜７０ｄＢ未満である場合もある。
【００１９】
図３は、ディコヒーレンスプレートの一実施形態３００の断面図を示す。ディコヒーレンスプレート３００は、実質的に平面３１８内に第１層３１０を有する。図３に示す実施形態では、ディコヒーレンスプレート３００の表面は、第１アンテナ２１０（図２）及び第２アンテナ２１２（図２）を接続する線２１４と交わる。
【００２０】
実施形態の中には、第１層３１０が金属である場合もある。第１層３１０の厚さ３２０は、金属の表皮厚さよりも厚くてもよい。金属層３１０の表皮厚さは、第１アンテナ２１０（図２）が送信する１つ以上の電磁信号の最低周波数（したがって、最大波長）に対応するとよい。実施形態の一部では、第１層３１０における金属が銅、アルミニウム、金、銀、又は、関連する酸化物を含む、それらに関連する合金のいずれでもよい。しかしながら、当技術分野では周知のように、１つ以上の電磁信号における１つ以上の波長及び周波数に応じて、１つ以上の電磁信号を減衰させる十分な導電性を有する他の金属を用いてもよい。他の実施形態では、実部及び虚部を含む複素誘電係数を有する材料を第１層３１０に用い、第１層３１０を通過する１つ以上の電磁信号の位相ずれが生ずるようにしてもよい。これは、当技術分野では周知である。
【００２１】
ディコヒーレンスプレート３００は、任意の基板３１４を含んでもよい。これらの実施形態では、第１層３１０を基板３１４の表面上方に配置する。基板３１４の材料及び厚さは、第１層３１０に対して十分な機械的支持及び／又は保全性が得られるように選択するとよい。基板３１４は、絶縁体即ち誘電体とすればよい。実施形態の中には、基板３１４が回路ボードである場合もある。
【００２２】
また、ディコヒーレンスプレートは、第１層３１０及び基板３１４の間に、１つ以上の任意の下地層３１２を含んでもよい。１つ以上の下地層３１２の材料及び厚さは、第１層の特性を制御するように選択するとよい。特性には、機械的応力、粒径、形態(morphology)及び方位が含まれ、当技術分野では周知である。また、１つ以上の下地層３１２は、第１層３１０の成長を促進するためにシード層として作用するように選択してもよい。蒸発(evaporation)、スパッタリング、電気めっき、及び蒸着というような当技術分野では周知の技術を用いて、基板３１４及び／又は１つ以上の下地層３１２上に第１層３１０を堆積すればよい。
【００２３】
図２を参照すると、実施形態の中には、第１層３１０（図３）を所定の形状にパターニングする場合もある。所定の形状は、平面３１８（図３）内に最大横方向範囲２２４を有し、これが、第１の距離２１６及び第２の距離２１８の和に等しい距離未満とするとよい。別の実施形態では、所定の形状は、平面３１８（図３）内に最大横方向範囲２２４を有し、これが第１の距離２１６及び第２の距離２１８の和の距離の半分未満とするとよい。別の実施形態では、所定の形状は、平面３１８（図３）内に最大横方向範囲２２４を有し、これが第１の距離２１６及び第２の距離２１８の和に等しい距離の２倍未満とするとよい。別の実施形態では、所定の形状は、平面３１８（図３）内に最大横方向範囲２２４を有し、これが第１の距離２１６及び第２の距離２１８の和に等しい距離の５倍未満とするとよい。更に別の実施形態では、所定の形状は、平面３１８（図３）内に最大横方向範囲２２４を有し、これが第１の距離２１６及び第２の距離２１８の和に等しい距離の１０倍未満とするとよい。
【００２４】
前述の実施形態では、ディコヒーレンスプレート２２０は、第１アンテナ２１０が１つ以上の電磁信号を送信しているときに、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の電磁界結合を低減する。往復の原理により、ディコヒーレンスプレート２２０は、第２アンテナ２１２が１つ以上の電磁信号を送信しているときも、第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の電磁界結合を低減する。
【００２５】
図４は、１つ以上の電磁信号を送信及び受信するように構成可能なデバイス４１０を含む通信システム４００を示す。デバイス４１０は、第１アンテナ２１０、第２アンテナ２１２、及びディコヒーレンスプレート２２０を含む。他の実施形態では、デバイス４１０は、３つ以上のアンテナ及び／又は２つ以上のディコヒーレンスプレートを含むこともある。デバイス４１０は、フロントエンド回路４１２及び信号プロセッサ４１４を含む。また、デバイス４１０は、中央演算装置のような１つ以上のプロセッサ４１６と、主ストレージと任意に副ストレージとを含むメモリ４２０とを有する。これらの構成要素は、１つ以上の通信バス４１８によって相互接続されている。メモリ４２０は、高速ランダムアクセスメモリを含むことが好ましく、更に、１つ以上の磁気ディスク記憶装置のような、不揮発性メモリも含むことができる。任意に、メモリ４２０は、中央演算装置（複数の装置）４１６から離れて位置する大容量ストレージを含むこともできる。
【００２６】
メモリ４２０は、以下を記憶している。
・工業用又は商業用デバイス上での使用に適しており、種々の基本システム・デバイスを処理し、ハードウェア従属タスクを実行するための手順を含む、Ｌｉｎｕｘ又はＵｎｉｘあるいはリアル・タイム・オペレーティング・システム（例えば、Wind River Systems, IncのＶｘＷｏｒｋｓ）のような、オペレーティング・システム４２２、及び
・プログラム・モジュール４２４
【００２７】
第１アンテナ２１０及び／又は第２アンテナ２１２を介しての１又は複数の電磁信号の送信及び受信は、オペレーティング・システム４２２又はプログラム・モジュール４２４内にある通信モジュールによって制御することができる。
【００２８】
それぞれの実施形態に合ったディコヒーレンスプレート２２０の形状は、図２に示すようなそれぞれの幾何学的形状について第１アンテナ２１０及び第２アンテナ２１２間の電磁界結合を計算し、ディコヒーレンスプレート２２０の形状を修正し、電磁界結合が所望の閾値未満になるまで、電磁界結合の計算及び形状の修正を繰り返すことによって決定するとよい。この手順を図６におけるブロック図に示す。開始（ステップ６１０）後、ディコヒーレンスプレート２２０（図２）の形状を選択する（ステップ６１２）。電磁界結合を決定する（ステップ６１４）。ステップ６１４からの電磁界結合の結果を、ステップ６１８において、所望の閾値と比較する。電磁界結合が閾値未満であれば、手順を終了する（ステップ６２０）。電磁界結合が閾値よりも大きい場合、ディコヒーレンスプレート２２０（図２）の次の形状を選択し（ステップ６１６）、電磁界結合が閾値未満のディコヒーレンスプレート２２０（図２）の形状を決定するまで、ステップ６１４、６１６、及び６１８を繰り返す。
【００２９】
実施形態の中には、この手順において追加のステップを含むとよい場合もある。例えば、ディコヒーレンスプレート２２０（図２）のそれぞれの形状は、モンテカルロシミュレーションにおいてランダムに選択することにより、パラメータ空間を粗く調べて有望な形状を求め、続いて、更に詳細なディコヒーレンスプレート設計分析において、これらをシード即ち初期形状として用いることもできる。
【００３０】
実施形態の中には、キルヒホフの回折定理を用いて電磁界結合を決定するとよい場合もある。このような計算に用いられる幾何学的形状を図７に示す。Ｘ軸に沿った方向というような、それぞれの方向について、第２アンテナ２１２（図２）又は受信機における電界成分ＥｘＲを、第１アンテナ２１０（図１）又は送信機におけるそれぞれの電界成分ＥｘＴに対して計算する。以下の式を用いて、ベクトル位置ｘＴにおける送信機７１０内の差要素(differential element)と、差表面要素ｄＳ７１２を介したベクトル位置ｘＲにおける受信機７１４内の差要素との間の電磁界結合を判定する。表面要素ｄＳ７１２は平面３１８（図３）内のベクトル位置ｘｓにあり、ベクトル位置ｘＲは表面要素ｄＳ７１２に対して垂直なベクトル方向を有する。
【数１】
2008536394.tif 000003
ここで、記号|vTS|は、送信機要素７１０と表面要素ｄＳ７１２との間のベクトル距離の大きさを表し、記号|vSR|は、表面要素ｄＳ７１２と受信機要素７１４との間のベクトル距離の大きさを表し、ｇは利得であり、λはそれぞれの波長であり、ｉは−１の平方根であり、ハット付きのシンボルは、単位ベクトルを示す。
【００３１】
表面要素ｄＳ７１２のような、平面３１８（図３）における、電磁信号を送信する表面要素の二重積分は、二重和として数値的に実施することができる。二重積分は、電磁信号を送信する、表面要素ｄＳ７１２のような表面要素に対して実行する。尚、最初の括弧における式は、球面波グリーンの関数(spherical wave Green's function)である。２番目の括弧における式は、傾斜項即ち成分であり、近場式(near-field expression)を含む。傾斜成分は、キルヒホフの定式化に基づくフレネル傾斜の一般化である。カーネルの残余は、利得ｇを含む重み成分である。利得は、平面３１８（図３）における表面要素の位置の関数である。ディコヒーレンスプレート２２０（図２）の形状は、複雑でもよく、更に、ディコヒーレンスプレートは平面３１８（図３）内に２つ以上の別個の要素すなわちセグメントを含んでもよい。厚さが実質的に均一な金属層でディコヒーレンスプレート２２０全体が覆われている実施形態を含む幾つかの実施形態では、利得は、ディコヒーレンスプレート２２０がある位置では１つの値を有し、ディコヒーレンスプレート２２０がない位置では第２の値を有する。利得が３つ以上の異なる値を有する実施形態について、以下で説明する。
【００３２】
二重の計数を回避するように注意しながら、第１アンテナ２１０（図２）及び第２アンテナ２１２（図２）における差要素の全ての対について、計算を繰り返すとよい。簡素化として、実施形態の中には、第１アンテナ２１０（図２）及び第２アンテナ２１２（図２）を、送信機７１０内の差要素及び受信機７１４における差要素に配されたダイポール(dipole)として近似するとよい場合がある。
【００３３】
積分すなわち加算は、ディコヒーレンスプレート２２０（図２）の形状を含む、平面３１８（図３）における表面区域に対して実行すればよい。図３を参照すると、ディコヒーレンスプレート３００における第１層３１０の厚さ３２０が、表皮厚さよりも大きい場合、ディコヒーレンスプレート３００の形状の縁における表面要素のみが加算に寄与する。他の実施形態において、ディコヒーレンスプレート３００の少なくとも一部が電磁信号を送信する場合、加算は、一般に、ディコヒーレンスプレート３００の表面区域全体に対する寄与を含む。この場合、ディコヒーレンスプレート３００の表面区域全体における各差表面要素ｄＳ７１２は、電磁信号の一部を送信するか、電磁信号をいずれも送信しないか、又は、表面要素ｄＳ７１２のようなそれぞれの表面要素上に入射する電磁信号の全てを送信する。他の実施形態では、加算は、ディコヒーレンスプレート３００の形状を超えて延びる平面３１８における表面区域全体において実行することができる。
【００３４】
位相シフトのない電磁信号を送信する表面要素では、利得ｇが実数となる。位相シフトがある電磁信号を送信する表面要素では、利得は複素数となり、実部及び虚部を有する。例えば、回路ボード基板３１４上に金属第１層３１０をパターニングすることによってディコヒーレンスプレート３００を製作する場合、金属がない領域には、回路ボード基板の複素誘電係数に伴うこのような位相シフトが生ずる。平面３１８内に２つ以上の別個の要素又はセグメントを含む、ディコヒーレンスプレート２２０（図２）の複雑な形状では、別個の要素の電磁界結合の寄与を別個に計算し、そして結合すればよい。
実施形態の中には、電磁結合を２つ以上の波長について決定するとよい場合もある。
【００３５】
図５は、５．２ＧＨｚにおいて用いるためのディコヒーレンスプレート５１０の実施形態例を示す。ディコヒーレンスプレート５１０の形状を決定するとき、第１アンテナ２１０（図２）及び第２アンテナ２１２（図２）を、垂直ダイポールとして近似した。第１の距離２１６（図２）は５．７２ｃｍであり、第２の距離２１８（図２）は４１．２８ｃｍである。第１の距離２１６（図２）及び第２の距離２１８（図２）の和は、４７ｃｍである。第１アンテナ２１０（図２）と第２アンテナ２１２（図２）との間の自由空間経路損失に対応する電磁界結合は、約４０ｄＢである。
【００３６】
ディコヒーレンスプレート５１０は、歯即ちコグがあるギア状構造を有する。ディコヒーレンスプレート５１０の形状において調節可能なパラメータは、歯の幅、歯の長さ、及びギアの半径を含む。第１ルーラ５１６及び第２ルーラ５１８は、各々、５．０８ｃｍであり、これによってディコヒーレンスプレート５１０の平面３１８（図３）における横方向の範囲を例示する。この実施形態では、最大横方向範囲は、第１アンテナ２１０（図２）及び第２アンテナ２１２（図２）間の距離の半分未満である。
【００３７】
ディコヒーレンスプレート５１０は、５．２ＧＨｚにおける自由空間に対して、更に５０〜６０ｄＢの電磁界結合低減をもたらす。第１の円５１４の形状を有するディコヒーレンスプレートでは、自由空間に対する追加の電磁界結合低減は約２１ｄＢに過ぎない。第２の円５１２の形状を有するディコヒーレンスプレートでは、自由空間に対する追加の電磁界結合低減は約２０ｄＢに過ぎない。
【００３８】
図２に示すように、ディコヒーレンスプレート２２０の別の実施形態例は、歯が三角形状の鋸波縁を有する。この縁は、最長及び最短の経路長の間にある全ての経路を、均一の分布で分散させる。この設計において調節可能なパラメータは、三角形の歯の頂角、三角形の歯の高さ、及びディコヒーレンスプレート２２０の平均半径を含む。
【００３９】
ディコヒーレンスプレート２２０は、小型の構造を用いて、アンテナ間の電磁界結合を低減するのであり、例えば、大きな接地面を用いるのとは対照的である。ディコヒーレンスプレートは、それぞれの波長又は周波数を有する、ある範囲の電磁信号に用いるように設計することができる。異なるディコヒーレンスプレートの範囲は、一括すると、超低周波数、低周波数、中間周波数、無線周波数、マイクロ波、赤外線、可視光線、紫外線、及びＸ線を含む、電磁スペクトルを包含する。
【００４０】
以上の記載では、説明の主旨上、具体的な名称を用いて、本発明の完全な理解が得られるようにした。しかしながら、当業者には明らかなように、具体的な詳細は、本発明を実施する上では必要でない。実施形態の選択及び記載は、本発明の原理及びその実用上の用途を最も良く説明することにより、当業者が本発明及び種々の実施形態を最大限利用し、想定する個々の使用に合わせて種々の変更ができるように行った。したがって、前述の開示内容は、それが余すことない全てであることも、開示した形態そのものに本発明を限定することも意図していない。前述の教示に鑑みれば、多くの修正や変形が可能である。
本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等の範囲によって規定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】電磁干渉用の従来の遮蔽を示す図である。
【図２】アンテナモジュール及びディコヒーレンスプレートを示す図である。
【図３】ディコヒーレンスプレートの一実施形態を示す図である。
【図４】ディコヒーレンスプレートを含む通信システムを示す図である。
【図５】ディコヒーレンスプレートの一実施形態を示す図である。
【図６】ディコヒーレンスプレートの形状決定を示すフローチャートである。
【図７】電磁界結合を判定する際に用いる幾何学的形状を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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