(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナシステムであって、
少なくとも３つの小面を有するフレームであって、前記小面が、前記フレームの上面と前記フレームの底面との間の開口部を画定している、フレームと、
前記少なくとも３つの小面のそれぞれに取り付けられたアンテナ素子であって、前記アンテナ素子のそれぞれが、電磁気的に互いから絶縁されている、アンテナ素子と、
前記フレームの前記底面に接続されたヒートシンクであって、前記ヒートシンクが、熱を放散するように構成されている複数のフランジを含む、ヒートシンクと、
前記フレームの前記上面と底面との間の前記開口部及び前記ヒートシンクのフランジ間を通って空気を循環させるように構成されているブロワと、
エンクロージャであって、前記フレーム、前記アンテナ素子、前記ヒートシンク、及び前記ブロワが、前記エンクロージャ内に完全に位置している、エンクロージャと、を含む、アンテナシステム。
【請求項２】
前記アンテナ素子が、１０ｄＢを超える直交性で電磁気的に互いから絶縁されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記アンテナ素子が、固定された態様で前記フレームに取り付けられている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記フレームが、４つの小面を含む、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記フレームが、８つの小面を含む、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記アンテナ素子が、互いから１波長未満離れて配置されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記アンテナ素子が、互いから２分の１波長未満離れて配置されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記アンテナ素子が、互いから４分の１波長未満離れて配置されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記アンテナ素子が全方向性アンテナである、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
回路基板を更に含み、
前記ヒートシンクが、前記フレームと前記回路基板との間に位置している、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項１１】
前記アンテナ素子が、２０ｄＢを超える直交性で電磁気的に互いから絶縁されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
前記アンテナ素子が、２５〜３０ｄＢの直交性で電磁気的に互いから絶縁されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
前記アンテナ素子が互いに直接接触していないように、前記アンテナ素子のそれぞれが、隣接するアンテナ素子から分離されている、請求項１に記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般的には無線用途に関し、特に、無線通信装置及び・他の・無線用途のためのアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高い処理能力及び長距離動作などの動作特性が所望される従来型のＷｉ−Ｆｉルータ及び他の無線装置において、従来の設計は、典型的には、限られた設計柔軟性を有する大きくて嵩高い構造を使用する。このような従来型のＷｉ−Ｆｉルータ及び他の無線通信装置は、このような大きくて嵩高い構造を使用して、大きいダイポールアンテナを収容し、また送信ビーム形成パターン及び受信感度のために所望の電磁気的特性を提供するように装置が配置されることを可能にする。
【０００３】
上記を考慮すると、従来型のＷｉ−Ｆｉルータ及び無線通信装置と関連付けられた重大な問題及び／又は欠点があり得ることが理解され得る。
【発明の概要】
【０００４】
無線通信装置及び他の無線用途のためのアンテナシステムを開示する。一部の実施形態では、アンテナシステムは、いくつかの能動又は受動アンテナ素子を備えたアンテナ塔を含む。一部の実施形態では、アンテナシステムは、少なくとも３つの小面を有するフレームと、少なくとも３つの小面のそれぞれに取り付けられたアンテナ素子と、を含み、アンテナ素子のそれぞれは、電磁気的に互いから絶縁されている。
【０００５】
一部の実施形態では、アンテナ素子は、１０ｄＢを超える直交性で電磁気的に互いから絶縁されている。一部の実施形態では、アンテナ素子は、２０ｄＢを超える直交性で電磁気的に互いから絶縁されている。一部の実施形態では、アンテナ素子は、２５〜３０ｄＢの直交性で電磁気的に互いから絶縁されている。一部の実施形態では、アンテナ素子は、固定された態様でフレームに取り付けられている。
【０００６】
一部の実施形態では、アンテナシステムはエンクロージャを更に含み、このエンクロージャ内にアンテナ素子が完全に位置している。一部の実施形態では、フレームは、フレームの上面とフレームの底面との間の開口部を画定している。一部の実施形態では、フレームは、フレームの中を通る空気の循環を可能にする。一部の実施形態では、フレームは４つの小面を含む。一部の実施形態では、フレームは８つの小面を含む。
【０００７】
一部の実施形態では、第１及び第２のアンテナ素子は、第１及び第２の相対する小面上に取り付けられ、かつ、垂直方向に向けられており、第３及び第４のアンテナ素子は、第３及び第４の相対する小面上に取り付けられ、かつ、対角線的に互いに反対方向に取り付けられている。
【０００８】
一部の実施形態では、第１及び第２の相対する小面は、内向きに５〜２５度傾斜しており、第３及び第４の相対する小面は、内向きに０〜５度傾斜している。
【０００９】
一部の実施形態では、アンテナ素子は、互いから１波長未満離れて配置されている。一部の実施形態では、アンテナ素子は全方向性アンテナである。一部の実施形態では、アンテナ素子は、互いから２分の１波長未満離れて配置されている。一部の実施形態では、アンテナ素子は、互いから４分の１波長未満離れて配置されている。
【００１０】
一部の実施形態では、アンテナシステムは、ヒートシンク及び回路基板を更に含み、ヒートシンクは、フレームと回路基板との間に位置している。
【００１１】
以下、添付の図面に示されるように、特定の実施形態を参照して本開示を更に詳細に説明する。本開示は特定の実施形態を参照して以下に説明されるが、本開示がそれに限定されないことを理解されたい。本明細書中の教示に接する機会のある当業者であれば、他の使用分野のみならず、追加的な実施、変形例、及び実施形態も認めるであろうし、それらは、本明細書中に記載される本開示の範囲に含まれ、本開示の重要な有用性に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示のより完全な理解を促すために、添付の図面を参照されたい。同様の要素には、同様の数字が付される。これらの図面は、本開示を限定するものとして解釈するべきではなく、単に例示することだけを意図している。
【図１Ａ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図１Ｂ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図１Ｃ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図１Ｄ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図１Ｅ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図１Ｆ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図１Ｇ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図１Ｈ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを有する無線装置を示す。
【図２Ａ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを示す。
【図２Ｂ】例示的な実施形態による、アンテナシステムを示す。
【図３】例示的な実施形態による、アンテナシステムを示す。
【図４】例示的な実施形態による、アンテナシステムを示す。
【図５】例示的な実施形態による、アンテナシステムを示す。
【図６】例示的な実施形態による、アンテナシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
一部の実施形態では、アンテナシステムは、密なアンテナアレイが小型パッケージ内に収容されることを可能にするアンテナ塔として実現され得る。一部の実施形態では、この小型設計は、Ｗｉ−Ｆｉルータなどの小型無線装置を作製する際に、ビーム形成アンテナアレイ、スマートアンテナアレイ、及び／又は指向性アンテナアレイの電磁気的特性など、所望の特性を依然として満たしたまま、設計上の柔軟性を向上させることができ、これにより、改良されたＷｉ−Ｆｉ距離及び処理能力など、改良された動作を提供することができる。一部の実施形態による小型無線装置は、いくつかの利点を有する。例えば、小型設計は、より広範囲の見込みのあるパッケージ設計を可能にし得、これは、機能面の理由（例えば、より小さい空間を使用して所望の無線動作を提供すること）及び／又は審美面の理由（例えば、より図像的な、魅力的な、及び鼓舞的な設計の作製を可能にすること）から消費者にとって望ましいものであり得る。
【００１４】
一部の実施形態では、アンテナ塔は、フレームに取り付けられた複数のアンテナ素子を含み得る。フレームは、ピラミッドに似ていてよく、また、例えば、複数の小面、例えば、４つの小面、８つの小面、他の数の小面を有してよい。小面のそれぞれは、１つ以上のアンテナ素子を受容し得る。各素子は、能動又は受動であってよい。小面は、それらが上に傾けられる及び／又は下に傾けられる角度を有し得、各アンテナ素子は、それが回転される角度（例えば、水平、垂直、対角線、又は別の回転角度）を有し得る。アンテナ素子間の絶縁を最適化するために及び／又は所望のレベルの偏波ダイバーシチを実現するために、各角度に対する調整（例えば、傾斜及び回転）が使用され得る。アンテナ塔はまた、放射パターンを成形するリフレクタ及び／又は素子間の絶縁レベルを増強するアイソレータとして機能する受動金属素子も備え得る。
【００１５】
図１Ａ及び図１Ｂは、実施形態による、Ｗｉ−Ｆｉルータなどの無線装置１００を示している。無線装置１００はアンテナシステム１０１を含み得、アンテナシステム１０１は、図１Ａ及び図１Ｃ〜図１Ｈに例示されるように、少なくとも３つの小面１０３を有するフレーム１０２を含み得る。アンテナシステムは、少なくとも３つの小面１０３のそれぞれに取り付けられているアンテナ素子１０４を更に含み得る。図１Ａ及び図１Ｃ〜図１Ｈは、４つの小面１０３及び４つのアンテナ素子１０４を含む例示的な実施形態を示している。一部の実施形態では、他の数のアンテナ素子及び小面が使用され得る。例えば、一部の実施形態では、フレーム１０２は５つの小面１０３を含み得、アンテナ素子１０４が各小面に取り付けられており、一部の他の実施形態では、フレーム１０２は８つの小面１０３を含み得、アンテナ素子１０４が各小面に取り付けられている。一部の実施形態では、フレーム１０２は、全てではなく一部の小面１０３上でアンテナ素子１０４を含み得る。一部の実施形態では、フレーム１０２は、小面１０３のうちの１つ以上の上に複数のアンテナ素子１０４を含み得る。
【００１６】
アンテナ素子１０４は、互いから絶縁され得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４のそれぞれは、他のアンテナ素子１０４のそれぞれから電磁気的に絶縁されている。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４のうちのいくつかは互いから絶縁されており、他のアンテナ素子１０４は互いから絶縁されていない。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４は、１０ｄＢを超えるＲＦ直交性で互いから絶縁され得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４は、２０ｄＢを超えるＲＦ直交性で互いから絶縁され得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４は、２５〜３０ｄＢのＲＦ直交性で互いから絶縁されている。一部の実施形態では、１０ｄＢ未満の又は３０ｄＢを超えるＲＦ直交性など、他の範囲の絶縁が可能である。
【００１７】
アンテナ素子１０４は、固定された態様でフレーム１０２に取り付けられ得る。エンクロージャの内部に装着されている固定されたアンテナ素子の使用は、エンクロージャの外部に典型的に取り付けられる、ユーザが調整可能な可動アンテナよりも優れた動作を提供し得る。例えば、一部の実施形態では、アンテナ素子１０４は、所望の動作特性を提供する向きで固定され得る。対照的に、可動アンテナを用いると、ユーザは、アンテナの最適な配置を容易に決定することができない場合がある。
【００１８】
フレーム１０２は、放射パターンを成形するリフレクタとして機能する受動金属素子（図示せず）を備え得る。フレーム１０２はまた、アンテナ素子１０４間の絶縁レベルを増強するアイソレータ（図示せず）も備え得る。
【００１９】
無線装置１００は、エンクロージャ１０５を含み得る。一部の実施形態では、アンテナシステム１０１に取り付けられたアンテナ素子１０４の密集した配置は、アンテナ素子１０４がエンクロージャ１０５内に完全に位置することを可能にする。他の実施形態では、アンテナ素子１０４のうちのいくつか又は全ては、エンクロージャ１０５の外側に部分的に又は完全に位置し得る。一部の実施形態では、アンテナシステム１０１は、エンクロージャ１０５内に完全に位置し得る。他の実施形態では、アンテナシステム１０１の一部又は全ては、エンクロージャ１０５の外側に部分的に又は完全に位置し得る。アンテナ素子１０４をエンクロージャ１０５内に含めて、アンテナシステム１０１を配置することにより、無線装置１００は、より小さいサイズ及びより望ましい外観を有し得る。一部の実施形態では、小さいサイズは、他の無線装置が所与のサイズでもたらすであろうものと比べて同じ又はより優れた無線動作を提供しながら、より小さい空間を占めることによって、アンテナシステム１０１の機能性を改良し得る。
【００２０】
アンテナシステム１０１は、フレーム１０２の上面とフレーム１０２の底面との間に開口部１０６を含み得る。フレーム１０２は、フレーム１０２の中を通る空気の循環を可能にし得る。例えば、フレーム１０２は、空気が中を通って循環し得る１つ以上の開口部１０６を含み得る。一部の実施形態では、冷却液及び／又は冷却ガスなど、他の冷却剤が循環し得る。一部の実施形態では、冷却を改良するために、図１Ｇ及び図１Ｈに示されるように、ブロワ１０９が開口部１０６内に位置して、空気１１０及び／又は他の流体の循環を増加させ得る。一部の実施形態では、開口部１０６は、フレーム１０２を部分的にのみ貫通し得る。
【００２１】
無線装置１００は、図１Ａ、図１Ｆ、図１Ｇ、及び図１Ｈに示されるように、ヒートシンク１０７及び回路基板１０８を更に含み得る。ヒートシンク１０７は、アンテナシステム１０１と回路基板１０８との間に位置し得る。回路基板１０８をアンテナシステム１０１から分離することにより、回路基板１０８に接続されている回路とアンテナシステム１０１との間の電磁干渉を低減することができる。一部の実施形態では、回路の一部又は全ては、アンテナシステム１０１から分離されており、アンテナシステム１０１からの電磁放射による悪影響を受けない。アンテナシステム１０１の近くに位置する回路を減らす又はなくすことにより、回路への及び／又は回路からの干渉が減少して動作が改良され得る。一部の実施形態では、回路基板１０８及び回路は、ヒートシンク１０７に加えて又はヒートシンク１０７の代わりに使用され得る、金属カバー、金属板、電磁ガスケット、又は電磁波吸収材などの他の電磁絶縁体によって、アンテナシステム１０１から分離され得る。
【００２２】
一部の実施形態では、アンテナ素子１０４の角度は、アンテナ素子１０４のＲＦ直交性及び／又は他の電磁気的特性を改良するように構成され得る。例えば、図１Ａ〜図１Ｄ及び図１Ｆ〜図１Ｈに例示されるように、アンテナシステム１００は、第１及び第２の相対する小面１０３上に取り付けられ、かつ、垂直方向に向けられている、第１及び第２のアンテナ素子１０４と、第３及び第４の相対する小面１０３上に取り付けられ、かつ、対角線的に互いに反対方向に取り付けられている、第３及び第４のアンテナ素子１０４と、を含み得る。一部の実施形態では、他の角度及び構成が使用され得る。
【００２３】
一部の実施形態では、小面１０３の角度は、アンテナ素子１０４のＲＦ直交性及び／又は他の電磁気的特性を改良するように構成され得る。例えば、第１及び第２の相対する小面１０３は、内向きに５〜２５度（境界値を含む）傾斜し得、第３及び第４の相対する小面は、内向きに０〜５度（境界値を含む）傾斜し得る。一部の実施形態では、第１及び第２の相対する小面１０３は垂直であり得、第３及び第４の相対する小面１０３は内向きに１０度傾斜し得る。一部の実施形態では、他の角度及び構成が使用され得る。
【００２４】
一部の実施形態では、アンテナシステム１０１は、アンテナ素子１０４がより近接して離間配置されることを可能にし得る。例えば、一部の実施形態では、アンテナ素子１０４は、互いから１波長未満に離間配置され得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４は、互いから２分の１波長未満に離間配置され得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４は、互いから４分の１波長未満に離間配置され得る。他の実施形態では、間隔は様々であり得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４間の間隔は、相対する各アンテナ間で同じであり得、他の実施形態では、間隔はアンテナ間で異なり得る。
【００２５】
一部の実施形態では、アンテナ素子１０４のうちの１つ以上は、全方向性アンテナであり得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４のうちの１つ以上は、指向性アンテナであり得る。一部の実施形態では、アンテナ素子１０４をアンテナシステム１０１の周囲に配置することによって、並びに／又は、アンテナ素子１０４を回路基板１０８及び関連する回路から分離することによって、全方向性アンテナに関連した電磁干渉が減少し得、動作が改良され得る。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂは、実施形態による、エンクロージャ２０５を有するＷｉ−Ｆｉルータ２００用のアンテナシステム２０１を示している。アンテナシステム２０１は、少なくとも３つの小面２０３を有するフレーム２０２を含み得る。アンテナシステム２０１は、少なくとも３つの小面２０３のそれぞれに取り付けられているアンテナ素子２０４を更に含み得る。図２Ｂは、フレーム２０２及び４つの小面２０３及び４つのアンテナ素子２０４からなるアンテナシステム２０１の例示的な実施形態を示している。この実施形態では、小面２０３のそれぞれは、同様の角度で内向きに傾斜し得、アンテナ素子２０４のそれぞれは、垂直方向に向けられ得る。Ｗｉ−Ｆｉルータ２００はまた、図１及び他の図と関連付けて記載したように、開口部、ヒートシンク、回路、及びブロワなどの要素も含み得る。
【００２７】
図３は、実施形態による、アンテナシステム３０１を示している。アンテナシステム３０１は、少なくとも３つの小面３０３を有するフレーム３０２を含み得る。アンテナシステム３０１は、少なくとも３つの小面３０３のそれぞれに取り付けられているアンテナ素子３０４を更に含み得る。図３は、６つの小面３０３及び６つのアンテナ素子３０４を含む例示的な実施形態を示している。図３は、異なるタイプのアンテナ素子、例えば、「ダイポール」タイプなど、第１のタイプに属する４つのアンテナ素子、及び「パッチ」タイプなど、第２のタイプに属する２つのアンテナ素子を使用した、アンテナシステム３０１の例を更に示している。アンテナシステム３０１は、図１及び図２に例示したような無線装置と共に使用され得る。
【００２８】
図４は、フレーム４０２、４つの小面４０３及び４つのアンテナ素子４０４を含むアンテナシステム４０１の例示的な実施形態を示している。図４は、各小面４０３がボイド４０６によって分離され得る、アンテナシステム４０１の例を更に示している。ボイド４０６は、例えば、空気又は他の流体をフレーム４０２の中に通して循環させることによって冷却を行うために使用され得る。ボイド４０６はまた、受動アンテナ素子を挿入する際にも使用され得る。受動アンテナ素子は、例えば、強め合うＲＦ干渉を作り出すために使用され得る。塔フレーム４０２は、１つ以上の脚部４０５を追加的に含み得る。図５は、４つの脚部４０５を有する例示的な実施形態を示している。脚部４０５は、空気が循環するように、及び／又はアンテナ素子４０４と回路などの他の素子との間の間隔が増すように、アンテナシステム４０１を持ち上げ得る。アンテナシステム４０１は、図１及び図２に例示したような無線装置と共に使用され得る。
【００２９】
図５は、例示的な実施形態による、アンテナシステム５０１を示している。アンテナシステム５０１は、少なくとも３つの小面５０３を有するフレーム５０２を含み得る。アンテナシステム５０１は、少なくとも３つの小面５０３のそれぞれに取り付けられているアンテナ素子５０４及びアンテナ素子５０５を更に含み得る。図５は、４つの小面５０３と、２ＧＨｚ「バイカッド」タイプの４つのアンテナ素子５０４と、５ＧＨｚ「バイカッド」タイプの４つのアンテナ素子５０５と、を含む、例示的な実施形態を示している。図５は、小面５０３が、銅又は他の金属など、ＲＦリフレクタを構成する材料から構築されている、アンテナシステム５０１の例を更に示している。アンテナシステム５０１は、図１及び図２に例示したような無線装置と共に使用され得る。
【００３０】
図６は、例示的な実施形態による、アンテナシステム６０１を示している。アンテナシステム６０１は、少なくとも３つの小面６０３を有するフレーム６０２を含み得る。アンテナシステム６０１は、少なくとも３つの小面６０３のそれぞれに取り付けられているアンテナ素子６０４を更に含み得る。図６は、４つの小面６０３及び４つのアンテナ素子６０４を含む例示的な実施形態を示している。図６は、相対する小面６０３上にあるアンテナ素子６０４のうちの２つが、実質的に垂直方向に向けられており、相対する小面６０３上にあるアンテナ素子６０４のうちの２つが、実質的に水平方向に向けられている、アンテナシステム６０１の例を更に示している。アンテナシステム６０１は、図１及び図２に例示したような無線装置と共に使用され得る。
【００３１】
本開示は、本明細書に示す特定の実施形態により範囲を限定されるものではない。実際、本明細書に記載されるものに加え、本開示の他の様々な実施形態及びその変更形態は、上述の説明及び添付の図面から、当業者には明らかとなろう。したがって、このような他の実施形態及びその変更形態は本開示の範囲内に含まれるものである。更に、本開示は少なくとも１つの特定の目的のための少なくとも１つの特定の環境における少なくとも１つの特定の実施の文脈で本明細書に記載されているが、その有用性はそれらに限定されず、本開示は任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実施され得ることが当業者には理解されよう。それに応じて、以下に記載する「特許請求の範囲」は、本明細書に記載された本開示の範囲の最大限の広さ及び趣旨を考慮して解釈されるべきである。
【図１Ａ】
0006761546.tif 000002
【図１Ｂ】
0006761546.tif 000003
【図１Ｃ】
0006761546.tif 000004
【図１Ｄ】
0006761546.tif 000005
【図１Ｅ】
0006761546.tif 000006
【図１Ｆ】
0006761546.tif 000007
【図１Ｇ】
0006761546.tif 000008
【図１Ｈ】
0006761546.tif 000009
【図２Ａ】
0006761546.tif 000010
【図２Ｂ】
0006761546.tif 000011
【図３】
0006761546.tif 000012
【図４】
0006761546.tif 000013
【図５】
0006761546.tif 000014
【図６】
0006761546.tif 000015