(57)【要約】      （修正有）【課題】改善された無線回路機構を有するシステムを提供可能にする電子デバイスを提供する。【解決手段】電子デバイス１０Ａ及び１０Ｂは、無線回路機構を備えてもよい。無線回路機構は、１つ以上の二周波二偏波パッチアンテナを含んでもよい。各パッチアンテナは、平面内に配置されたパッチアンテナ共振素子及び異なる平行平面内に配置された接地を有してもよい。パッチアンテナ共振素子は、第１の中心軸に沿って配置された第１のフィード及び第１の中心軸に対して垂直な第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有してもよい。パッチアンテナ共振素子は、長方形であってもよく、楕円形であってもよく、又は他の形状を有してもよい。第１の軸と第２の軸との間の交点に短絡ピンが配置されてもよい。ビームステアリングアレイ内でパッチアンテナが使用されてもよい。マイクロ波周波数での無線電力伝送のためにパッチアンテナが使用されてもよい。【選択図】図１
0003208261.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
外部デバイスへと無線で電力を伝送する電子デバイスであって、
無線電力伝送回路機構と、
前記無線電力伝送回路機構に結合され、かつ前記無線電力伝送回路機構から前記外部デバイスへと無線で電力を伝送するように構成された、二偏波二周波パッチアンテナと、
を備える、電子デバイス。
【請求項２】
前記二偏波二周波パッチアンテナはパッチアンテナ共振素子及び接地を有し、前記パッチアンテナ共振素子及び前記接地は別個の平行平面内に配置され、前記パッチアンテナ共振素子は互いに垂直な第１及び第２の中心軸を有し、前記二偏波二周波パッチアンテナは前記第１の中心軸に沿って配置された第１のフィードを有し、前記二偏波二周波パッチアンテナは前記第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有する、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記第１及び第２の中心軸は交点で交差し、前記第１のフィードはその交点以外の位置で前記第１の中心軸に沿って配置され、前記第２のフィードは前記交点以外の位置で前記第２の中心軸に沿って配置される、請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記二偏波二周波パッチアンテナは、前記交点で前記パッチアンテナ共振素子を前記接地へと短絡させる短絡ピンを含む、請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記二周波二偏波パッチアンテナを含むアンテナのアレイを更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記無線電力伝送回路機構は、前記無線電力伝送回路機構と前記外部デバイスとの間の無線電力伝送動作中に前記アンテナのアレイを使用してビームステアリングを実行する調整可能回路機構を含む、請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
ディスプレイを更に備え、前記無線電力伝送回路機構は前記アンテナのアレイを使用してマイクロ波周波数で無線で電力を伝送するように構成される、請求項６に記載の電子デバイス。
【請求項８】
外部デバイスと無線で通信する電子デバイスであって、
ミリ波無線通信回路機構と、
前記ミリ波無線通信回路機構に結合され、かつ前記外部デバイスと無線で通信するように構成された二偏波二周波パッチアンテナと、
を備える、電子デバイス。
【請求項９】
前記二偏波二周波パッチアンテナはパッチアンテナ共振素子及び接地を有し、前記パッチアンテナ共振素子及び前記接地は別個の平行平面内に配置され、前記パッチアンテナ共振素子は互いに垂直な第１及び第２中心軸を有し、前記二偏波二周波パッチアンテナは前記第１の中心軸に沿って配置された第１のフィードを有し、前記二偏波二周波パッチアンテナは前記第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有する、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記ミリ波無線通信回路機構は第１、第２、第３、及び第４の周波数のチャネルで通信し、前記二偏波二周波パッチアンテナは、前記第１及び第２の周波数をその範囲内とする第１の共振ピーク並びに前記第３及び第４の周波数をその範囲内とする第２の共振ピークを有する、請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記第１、第２、第３、及び第４の周波数は、第１、第２、第３、及び第４の周波数の６０ＧＨｚ通信チャネルにそれぞれ関連付けられる、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
前記第１、第２、第３、及び第４の周波数は、第１、第２、第３、及び第４のＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄチャネルにそれぞれ関連付けられる、請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
前記第１及び第２の中心軸は交点で交差し、前記二偏波二周波パッチアンテナは前記交点で前記パッチアンテナ共振素子を前記接地へと短絡させる短絡ピンを含む、請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
前記二偏波二周波パッチアンテナは、二偏波二周波パッチアンテナのアレイのうちの１つを含む、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１５】
前記ミリ波無線通信回路機構は、前記ミリ波無線通信回路機構と前記外部デバイスとの間のミリ波無線通信中に前記二偏波二周波パッチアンテナのアレイを使用してビームステアリングを実行する調整可能回路機構を含む、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
無線回路機構と、
前記無線回路機構に結合された二偏波二周波パッチアンテナのアレイと、
を備え、前記無線回路機構は、前記二偏波二周波パッチアンテナのアレイを使用してビームステアリングを実行する調整可能回路機構を含む、電子デバイス。
【請求項１７】
前記二偏波二周波パッチアンテナのそれぞれはパッチアンテナ共振素子及び接地を有し、前記パッチアンテナ共振素子及び前記接地は別個の平行平面内に配置され、前記パッチアンテナ共振素子は互いに垂直な第１及び第２の中心軸、並びに前記第１及び第２の中心軸に沿った第１及び第２のそれぞれの異なる寸法を有する、請求項１６に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
前記二偏波二周波パッチアンテナのそれぞれは、そのアンテナの前記第１の中心軸に沿って配置された第１のフィード及びそのアンテナの前記第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有する、請求項１７に記載の電子デバイス。
【請求項１９】
ディスプレイを更に備え、前記無線回路機構はミリ波無線通信回路機構を含む、請求項１８に記載の電子デバイス。
【請求項２０】
前記ミリ波無線通信回路機構は、ＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄチャネルを処理するように構成される、請求項１９に記載の電子デバイス。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年１０月２３日に出願された米国特許出願第１４／９２１，８９５号に対する優先権を主張するものであり、これにおいて参照によりその全体が本明細書内に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、一般的には、電子デバイスに関し、より具体的には、無線回路機構を有する電子デバイスに関する。
【０００３】
電子デバイスは、多くの場合、無線回路機構を備える。例えば、セルラー電話、コンピュータ、及び他のデバイスは、多くの場合、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。いくつかのデバイスは、無線充電動作をサポートするための回路機構を含む。
【０００４】
無線充電及び通信システムを実施するときには、課題が生じ得る。注意を払わなかった場合、アンテナの整合不良に対する敏感性及び他の問題は、アンテナ及び他の構造体を目的のデバイスに組み込むときに、所望のレベルの性能を実現することが困難又は不可能にし得る。
【０００５】
それゆえ、改善された無線回路機構を有するシステムを提供可能であることが望ましい。
【考案の概要】
【０００６】
電子デバイスは、無線回路機構を備えてもよい。電子デバイスは、外部機器へと無線で電力を伝送するか、又は外部機器と無線で通信するために、無線回路機構を使用してもよい。マイクロ波周波数又は他の周波数での無線電力伝送のため、及びミリ波通信をサポートするために、パッチアンテナが使用されてもよい。パッチアンテナは、ビームステアリングアレイを形成するために使用されてもよい。無線回路機構は、アンテナアレイに関連付けられた無線信号をステアリングするための調整可能回路機構を含んでもよい。
【０００７】
パッチアンテナは、１つ以上の二周波二偏波パッチアンテナを含んでもよい。各パッチアンテナは、平面内に配置されたパッチアンテナ共振素子及び異なる平行平面内に配置された接地を有してもよい。パッチアンテナ共振素子は、長方形であってもよく、楕円形であってもよく、又は他の形状を有してもよい。パッチアンテナは、パッチアンテナ共振素子の第１の中心軸に沿って配置された第１のフィード及び第１の中心軸に対して垂直な第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有してもよい。第１の軸と第２の軸との間の交点に短絡ピンが配置されてもよい。
【０００８】
更なる特徴が、添付図面及び以下の考案を実施するための形態から、より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る、無線回路機構を有する例示的なシステムの斜視図である。
【図２】一実施形態に係る、無線機能を有するシステム内の電子デバイスで使用するための例示的な回路機構の概略図である。
【図３】一実施形態に係る例示的な無線回路機構の概略図である。
【図４】一実施形態に係る例示的なダイポールアンテナを示す図である。
【図５】一実施形態に係る例示的なパッチアンテナの斜視図である。
【図６】一実施形態に係る例示的なパッチアンテナの側面図である。
【図７】一実施形態に係る、デュアルポートの例示的なパッチアンテナの斜視図である。
【図８】一実施形態に係る例示的な楕円形のパッチアンテナの上面図である。
【図９】一実施形態に係る、アンテナ効率が二偏波二周波パッチアンテナなどのアンテナに対する周波数の関数として描かれたグラフを示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
無線充電及び無線通信をサポートし得る種類のシステムが図１に示される。図１に示すように、システムは電子デバイス１０Ａ及び１０Ｂなどの電子デバイスを含んでもよい。１０Ａ及び１０Ｂなどのデバイスは、無線通信リンクを介して無線で通信してもよい。無線通信リンクは、セルラー電話リンク（例えば、７００ＭＨｚ〜２７００ＭＨｚの周波数又は他の好適なセルラー電話周波数での無線リンク）であってもよく、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、又は他の好適な無線ローカルエリアネットワーク周波数で動作する無線ローカルエリアネットワークリンクであってもよく、ミリ波通信（例えば、６０ＧＨｚ又は約１０ＧＨｚ〜４００ＧＨｚの他の周波数の信号を必要とする、極高周波数（extremely high frequency、ＥＨＦ）通信と称されることもある種類の通信）を含んでもよく、ＷｉＧｉｇ（登録商標）通信（６０ＧＨｚの通信帯域でのミリ波ＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄ通信）を含んでもよく、又は任意の他の無線通信周波数（例えば、７００ＭＨｚを上回る周波数、７００ＭＨｚを下回る周波数、４００ＧＨｚを上回る周波数、４００ＧＨｚを下回る周波数、１〜１０００ＭＨｚの周波数、１００ＭＨｚを上回る周波数、５００ＭＨｚを上回る周波数、１ＧＨｚを上回る周波数、１〜４００ＧＨｚの周波数、１００ＧＨｚを下回る周波数、又は任意の他の目的周波数）での通信を含んでもよい。デバイス１０Ａとデバイス１０Ｂとの間で、これらの周波数又は任意の他の好適な周波数で電力が無線で伝送されてもよい。例えば、デバイス１０Ａは、デバイス１０Ｂへと無線で電力を伝送（例えば、デバイス１０Ｂへと電力を供給、かつ／又はデバイス１０Ｂ内のバッテリを充電）してもよい。無線通信及び無線電力伝送動作は、図１の無線経路１０６などの無線経路を使用してサポートされてもよい。
【００１１】
デバイス１０Ａ及び／又はデバイス１０Ｂは、ラップトップコンピュータ、組み込み型コンピュータを含むコンピュータ用モニタ、タブレットコンピュータ、携帯電話、メディアプレーヤ、又はその他のハンドヘルド若しくはポータブル電子デバイスなどのコンピューティングデバイス、腕時計型デバイス、ペンダント型デバイス、ヘッドホン型若しくはイヤホン型デバイス、眼鏡に埋め込まれたデバイス若しくはユーザの頭部に装着する他の機器、又はその他の着用可能な若しくはミニチュアデバイスなどの小さめのデバイス、テレビ、組み込み型コンピュータを含まないコンピュータ用ディスプレイ、ゲーミングデバイス、ナビゲーションデバイス、ディスプレイを有する電子デバイスをキオスク若しくは自動車に搭載するシステムなどの組み込みシステム、これらのデバイスのうちの２つ以上の機能を実装する機器、又は他の電子デバイスであってもよい。
【００１２】
図１に示すように、デバイス１０Ａ及び１０Ｂは、デバイス１０Ａの回路１０４Ａ及びデバイス１０Ｂの回路１０４Ｂなどの無線回路を備えてもよい。デバイス１０Ａは、アンテナ４０Ａなどの１つ以上のアンテナを備えてもよい。アンテナ４０Ａのそれぞれは、回路１０４Ａとそのアンテナ４０Ａとの間にある、無線回路機構のそれぞれの分岐１０２Ａに結合されてもよい。各回路分岐１０２Ａは、調整可能回路１００Ａ（例えば、その分岐上で伝達される信号の位相及び／又は大きさ調整を行うための調整可能回路機構）のうちのそれぞれの１つを含んでもよい。デバイス１０Ｂは、無線経路１０６を介してアンテナ（単数又は複数）４０Ａと無線電力信号及び／又は無線通信信号を交換する、アンテナ４０Ｂなどの１つ以上のアンテナを含んでもよい。アンテナ４０Ｂのそれぞれは、無線回路１０４Ｂとそのアンテナ４０Ｂとの間にある、無線回路機構のそれぞれの分岐１０２Ｂに結合されてもよい。各回路分岐１０２Ａは、調整可能回路１００Ａ（例えば、その分岐上で伝達される信号の位相及び／又は大きさ調整を行うための調整可能回路機構）のうちのそれぞれの１つを含んでもよい。
【００１３】
デバイス１０Ａ及び／又は１０Ｂのアンテナアレイは、回路１００Ａ及び１００Ｂの回路機構などの調整可能回路機構を使用して位相及び／又は大きさ調整を行うことによって、無線信号の送信及び／又は受信に関連付けられたビームステアリング動作を実行するために使用されてもよい。ビームステアリング動作は、例えば、デバイス１０Ａ及び１０Ｂが互いに対して及び周辺環境に対して移動されたときでも、無線電力伝送動作又は無線通信動作が経路１０６を介して効果的に実行されるように、動的に実行されてもよい。
【００１４】
無線電力伝送動作中、デバイス１０Ａの回路１０４Ａ内及びデバイス１０Ｂの回路１０４Ｂ内の無線電力伝送回路機構が、デバイス間で電力を伝送するために使用されてもよい。デバイス１０Ａなどの第１のデバイスは、経路１０６を介して無線で電力を伝送するために、回路１０４Ａ、回路１００Ａ、及びアンテナ４０Ａを使用してもよい。デバイス１０Ｂなどの第２のデバイスは、伝送された無線電力を受け取るために、アンテナ４０Ｂ、回路１００Ｂ、及び回路１０４Ｂを使用してもよい。無線通信（例えば、極高周波数又は他の好適な周波数での通信）中、デバイス１０Ａは、経路１０６を介してデバイス１０Ｂへと無線信号を送信してもよい。デバイス１０Ａは、例えば、アンテナ４０Ｂ、調整可能回路１００Ｂ、及び回路１０４Ｂを使用してデバイス１０Ｂによって受信される無線通信信号を送信するために、回路１０４Ａ、調整可能回路１００Ａ、及びアンテナ４０Ａを使用してもよい。
【００１５】
デバイス１０Ａ及び１０Ｂなどのデバイス内で使用され得る種類の例示的な回路機構の概略図が図２に示される。図２に示すように、回路機構１０は、記憶及び処理回路機構３０などの制御回路機構を含んでもよい。記憶及び処理回路機構３０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た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。記憶及び処理回路機構３０内の処理回路機構は、回路機構１０の動作を制御する目的で使用される場合がある。この処理回路機構は、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。
【００１６】
記憶及び処理回路機構３０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（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、無線充電動作のサポートに関連する機能などのソフトウェアをデバイス１０Ａ及び／又は１０Ｂ上で実行する目的で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ときに記憶及び処理回路機構３０が使用される場合がある。記憶及び処理回路機構３０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（登録商標）及びＷｉＧｉｇと呼ぶこともある））、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルのような他の近距離無線通信リンク用プロトコル、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。
【００１７】
回路機構１０は、入出力回路機構４４を含んでもよい。入出力回路４４は、入出力デバイス３２を含むことができる。デバイス１０Ａ及び／又は１０Ｂへとデータが供給されることを可能にし、デバイス１０Ａ及び／又は１０Ｂから外部デバイスへとデータが提供されることを可能にするために、入出力デバイス３２が使用されてもよい。入出力デバイス３２は、ユーザインタフェースデバイス、データポートデバイス、及び他の入出力構成要素を含んでもよい。例えば、入出力デバイスとしては、タッチスクリーン（すなわち、タッチセンサを有するディスプレイ）、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、コネクタポートセンサ若しくはセンサデバイスがドック内に取り付けられているかどうかを特定する他のセンサ、並びに他のセンサ及び入出力構成要素が挙げられる。
【００１８】
入出力回路機構４４は、無線回路機構３４を含んでもよい。無線回路機構３４は、無線充電（例えば、無線電力回路機構９１を使用する）及び／又は無線通信（例えば、無線通信回路機構９０を使用する）をサポートするための無線回路機構１０４（送信機回路機構、受信機回路機構、送受信機回路機構などと称されることもある）を含んでもよい。回路機構１０４は、図１の回路機構１０４Ａ、１０４Ｂ、１００Ａ、及び１００Ｂの機能を実行してもよい。無線回路機構１０４は、１つ以上の集積回路から形成されてもよく、電力増幅器回路機構、低雑音入力増幅器、パッシブＲＦ構成要素、及び／又は他の回路機構を含んでもよい。回路機構１０４は、１つ以上のアンテナ４０（例えば、図１のアンテナ４０Ａ及び４０Ｂを参照）を使用して、経路１０６を介して無線信号を送信及び／又は受信してもよい。
【００１９】
無線通信回路機構９０は、ＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１）通信用の２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ帯域、及び２．４ＧＨｚのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信帯域を処理し得る、無線ローカルエリアネットワーク送受信機回路機構を含んでもよい。回路機構９０はまた、７００〜９６０ＭＨｚの低通信帯域、１７１０〜２１７０ＭＨｚの中間帯域、及び２３００〜２７００ＭＨｚの高帯域、又は７００ＭＨｚ〜２７００ＭＨｚ若しくは他の好適な（例として）周波数間の他の通信帯域などの周波数範囲での無線通信を処理するための、セルラー電話送受信機回路機構を含んでもよい。回路機構９０は、音声データ及び非音声データを処理してもよい。回路機構９０は、極高周波数（例えば、１０ＧＨｚ〜４００ＧＨｚのミリ波周波数又は他のミリ波周波数）での通信をサポートし得るミリ波送受信機回路機構を含んでもよい。回路機構９０は、６０ＧＨｚ（ミリ波周波数）でのＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄ（ＷｉＧｉｇ）通信を処理してもよい。所望であれば、回路機構９０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（ＧＰＳ）受信機回路機構などの衛星航法システム回路機構を含んでもよい。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てもよい。
【００２０】
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。ＷｉＦｉリンク及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（リンク及びその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。極高周波数（ＥＨＦ）無線送受信機回路機構（例えば、ＷｉＧｉｇ回路機構）は、これらの短距離にわたって、見通し経路を介して送信機と受信機との間を移動する信号を伝達することができる。ミリ波通信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（例えば、デバイス１０Ａ内のアンテナ４０Ａのアレイ及び／又はデバイス１０Ｂ内のアンテナ４０Ｂのアレイ）及びビームステアリング技術（例えば、デバイス１０Ａ内の調整可能回路１００Ａ及び／又はデバイス１０Ｂ内の調整可能回路１００Ｂを使用して実施されるビームステアリング）が使用されてもよい。デバイス１０のブロックされたか、又は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が使用されてもよい。
【００２１】
所望であれば、無線回路機構３４は、他の無線動作のための回路機構を含んでもよい。例えば、無線通信回路機構９０は、テレビ及びラジオ信号を受信するための回路機構、ページングシステム送受信機、近距離通信（near field communications、ＮＦＣ）回路機構などを含んでもよい。
【００２２】
無線回路機構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は、ループアンテナ構造体、パッチアンテナ構造体、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、ヘリカルアンテナ構造体、これらの設計の混成などから形成される共振素子を有するアンテナを含んでもよい。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種類のアンテナがローカル無線リンクアンテナの形成に使用されてもよく、別の種類のアンテナがリモート無線リンクアンテナの形成に使用されてもよい。無線電力伝送動作をサポートするために、更に別の種類のアンテナが使用されてもよい。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、無線電力伝送、及び他の無線動作を処理するためのフェーズドアンテナアレイを含んでもよい。
【００２３】
回路機構１０内のアンテナ信号を転送するために、送信ライン経路が使用されてもよい。例えば、アンテナ構造体４０を回路機構１０４に結合するために、送信ライン経路が使用されてもよい。回路機構１０内の送信ラインとしては、同軸ケーブル経路、マイクロストリップ送信ライン、ストリップライン送信ライン、エッジ結合マイクロストリップ送信ライン、エッジ結合ストリップライン送信ライン、これらの種類の送信ラインの組み合わせから形成される送信ラインなどが挙げられる。所望であれば、フィルタ回路機構、切換回路機構、インピーダンス整合回路機構、及び他の回路機構が送信ライン内に挿入されてもよい。
【００２４】
デバイス１０Ａ及び／又はデバイス１０Ｂの回路機構１０は、複数のアンテナ４０（例えば、１つ以上のアンテナ４０Ａ及び／又は１つ以上のアンテナ４０Ｂ）を含んでもよい。これらのアンテナは同時に使用されてもよく、又はアンテナのうちの１つが使用状態に切り換えられ、他のアンテナ（単数又は複数）が未使用状態に切り換えられてもよい。所望であれば、回路機構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、並びに／又はアンテナ４０のうちの１つ以上に関連付けられた調整可能無線回路機構１００Ａ及び／若しくは１００Ｂのための最適な設定を選択するために、制御回路機構３０が使用されてもよい。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。アンテナ４０を調整するの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。
【００２５】
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、極高周波数無線送受信機回路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、又は他の好適なアンテナ素子であってもよい。一体化されたフェーズドアンテナアレイ及び送受信機回路モジュールを形成するために、送受信機回路機構がフェーズドアンテナアレイと一体化されてもよい。フェーズドアンテナアレイはまた、無線電力伝送動作で使用されてもよい。
【００２６】
図３に示すように、無線回路機構１０４は、経路９２（例えば、送信ライン経路）などの経路を使用してアンテナ４０に結合されてもよい。無線電力伝送動作及び／又は無線通信動作中に無線回路機構１０４が回路機構３０によって制御され得るように、回路機構１０４が制御回路機構３０に結合されてもよい。経路９２は１つ以上の送信ラインを含んでもよい。一実施例として、図３の信号経路９２は、ライン９４などの正の信号導体及びライン９６などの接地信号導体を有する送信ラインであってもよい。ライン９４及び９６は、（例として）同軸ケーブル又はマイクロストリップ送信ラインの一部を形成してもよい。インダクタ、抵抗器、及びコンデンサなどの構成要素から形成される整合ネットワークが、アンテナ４０のインピーダンスを送信ライン９２のインピーダンスと整合するのに使用されてもよい。整合ネットワーク構成要素は、個別部品（例えば、表面実装技術部品）として設けられてもよく、又は、電子デバイス筐体構造体、プリント配線基板構造体、プラスチック支持体上の配線などから形成されてもよい。これらのような構成要素はまた、アンテナ４０内のフィルタ回路機構を形成するのに使用されてもよい。ビームステアリングのための回路機構１００Ａ及び１００Ｂなどの調整可能回路機構が、経路９２などの経路内に（例えば、関連付けられたアンテナによって処理される信号の位相及び／又は振幅調整を行うために）挿入されてもよい。
【００２７】
送信ライン９２は、アンテナ４０に関連付けられたアンテナフィード構造体に結合されてもよい。一実施例として、アンテナ４０は、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、又は、端子９８などの正のアンテナフィード端子及び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有するアンテナフィードを有する他のアンテナを形成してもよい。正の送信ライン導電体９４は正のアンテナフィード端子９８に結合されてもよく、接地送信ライン導電体９６は接地アンテナフィード端子１００に結合されてもよい。所望であれば、他の種類のアンテナフィード配置構成が使用されてもよい。図３の例示的な給電構成は、単なる例示にすぎない。
【００２８】
図４は、アンテナ４０を実施するのに使用され得る例示的なダイポールアンテナ構造体を示す図である。ダイポールアンテナ４０は、フィード端子９８及び１００から形成されたアンテナフィードを有する。アンテナフィードから外側に向かって、左及び右アーム１０８が延在する。所望であれば、ダイポールアンテナ４０は交差ダイポール素子（例えば、図４のＹ次元に沿って延在する一対のアーム１０８から形成された第１のダイポール及び図４の垂直なＸ次元に沿って延在する一対のアーム１０８から形成された第２のダイポール）を有してもよい。直交偏波を有するアンテナ信号を処理することができるアンテナ４０を提供するために、互いに垂直なダイポール素子が使用されてもよい。
【００２９】
アンテナ４０（例えば、図１のアンテナ４０Ａ及び／又はアンテナ４０Ｂ）を実施するために、パッチアンテナ構造体が使用されてもよい。例示的なパッチアンテナが図５に示される。図５に示すように、パッチアンテナ４０は、接地１１２などの接地平面構造体から隔てられたパッチ１１０などのパッチアンテナ共振素子を有してもよい。アンテナパッチ共振素子１１０及び接地１１２は、金属箔、機械加工された金属構造体、プリント回路若しくは成形プラスチックキャリア上の金属配線、電子デバイス筐体構造、又はデバイス１０Ａ若しくは１０Ｂなどの電子デバイス内の他の導電構造体から形成されてもよい。
【００３０】
アンテナパッチ共振素子１１０は、図５のＸ−Ｙ平面などの平面内に配置されてもよい。接地１１２は、アンテナパッチ共振素子（パッチ）１１０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１１０及び接地１１２は、距離Ｈを隔てた別個の平行平面内に配置されてもよい。端子９８’を端子９８に結合するために、導電経路１１４が使用されてもよい。アンテナ４０は、端子９８’ひいては端子９８に結合された正の導電体及び端子１００に結合された接地導電体を有する送信ラインを使用して給電されてもよい。所望であれば、他の給電配置構成が使用されてもよい。更に、パッチ１００及び接地１１２は、異なる形状及び向きを有してもよい（例えば、平面形状、曲線パッチ形状、非長方形の輪郭を有するパッチ素子形状、正方形などの直線縁部を有する形状、楕円及び円などの曲線縁部を有する形状、曲線及び直線縁部の組み合わせを有する形状など）。
【００３１】
図５のパッチアンテナ４０などのパッチアンテナの側面図が図６に示される。図６に示すように、アンテナ４０は、送信ライン９２などの送信ライン（例えば、図１の回路分岐１０２Ａのうちの１つ又は図１の回路分岐１０２Ｂのうちの１つを形成する信号経路）に結合された（端子９８及び１００を有する）アンテナフィードを使用して給電されてもよい。アンテナ４０のパッチ素子１１０は、図６のＸ−Ｙ平面に対して平行な平面内に配置されてもよく、接地１１２を形成する構造体（すなわち、接地１１２）の表面は、素子１１０の平面から距離Ｈを隔てた平面内に配置されてもよい。図６の例示的な給電配置構成では、送信ライン９２の接地導電体９６が接地１１２上のアンテナフィード端子１００に結合され、送信ライン９２の正の導電体９４が接地１１２内の開口部及び導電経路１１４（導電体９４の延在部分であり得る）を介してアンテナフィード端子９８に結合される。所望であれば、他の給電配置構成（例えば、プリント回路内のマイクロストリップ送信ライン、又はＸ−Ｙ平面に対して平行な平面内に配置された他の送信ラインが端子９８及び１００に結合される給電配置構成など）が使用されてもよい。
【００３２】
パッチアンテナ４０によって処理される周波数範囲及び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。複数のフィードを備える例示的なパッチアンテナが図７に示される。図７に示すように、アンテナ４０は、送信ライン９２−１に結合されたアンテナポートＰ１の第１のフィード、及び送信ライン９２−２に結合されたアンテナポートＰ２の第２のフィードを有してもよい。第１のアンテナフィードは、接地１１２に結合された第１の接地フィード端子、及びパッチアンテナ共振素子１１０に結合された第１の正のフィード端子９８−Ｐ１を有してもよい。第２のアンテナフィードは、接地１１２に結合された第２の接地フィード端子及び第２の正のフィード端子９８−Ｐ２を有してもよい。
【００３３】
パッチ１１０は、次元Ｘに対して平行に延びる一対のより長い端部、及び次元Ｙに対して平行に延びる垂直な一対のより短い端部を有する、長方形の形状を有してもよい。次元Ｘでのパッチ１１０の寸法はＬ１であり、次元Ｙでのパッチ１１０の寸法はＬ２である。この構成では、アンテナ４０は、直交偏波及び複数の動作周波数によって特徴付けられてもよい。
【００３４】
アンテナ４０は、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ときに、アンテナ信号を第１の周波数（例えば、波長の半分が寸法Ｌ１と等しくなる周波数）の第１の通信帯域内で送信及び／又は受信してもよい。これらの信号は、第１の偏波を有してもよい（例えば、ポートＰ１に関連付けられたアンテナ信号１１６の電場Ｅ１は、次元Ｘに対して平行になるように方向決めされてもよい）。アンテナ４０は、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ときに、アンテナ信号を第２の周波数（例えば、波長の半分が寸法Ｌ２と等しくなる周波数）の第２の通信帯域内で送信及び／又は受信してもよい。これらの信号は、第２の偏波を有してもよい（例えば、ポートＰ２に関連付けられたアンテナ信号１１６の電場Ｅ２は、ポートＰ１及びＰ２に関連付けられた偏波が互いと直交するように、次元Ｙに対して平行になるように方向決めされてもよい）。システム１０を使用した無線電力伝送動作及び／又は無線通信中、デバイス１０Ａ及び／又はデバイス１０Ｂは、図７の二偏波パッチアンテナ４０などの１つ以上のアンテナを使用してもよく、かつ、これらのアンテナのそれぞれのポートＰ１、ポートＰ２、又はポートＰ１及びＰ２の両方を使用してもよい。パッチアンテナ４０が２つの直交偏波を発生させるとき、経路１０６の一方の端部で一対の交差ダイポール（交差ダイポールアンテナと称されることもある）から形成されたアンテナを使用し、経路１０６の他方の端部でパッチアンテナを使用することが望ましい場合がある。
【００３５】
パッチ１１０が異なるＸ及びＹ次元を有するシナリオでは、アンテナ４０は異なる周波数での共振を発生させる（すなわち、アンテナ４０は二偏波二周波パッチアンテナとして機能する）。（デバイス１０Ａ及び／又はデバイス１０Ｂ内の）複数アンテナアレイでは、二偏波二周波パッチアンテナ、交差ダイポール、又は他のアンテナが使用されてもよい。例えば、デバイス１０Ａ及び／又はデバイス１０Ｂは、無線充電（例えば、２．４ＧＨｚ又は他のマイクロ波周波数での無線充電）又は無線通信（例えば、ＷｉＧｉｇ通信などの６０ＧＨｚでのミリ波通信又は他の好適な通信周波数での通信）のためのビームステアリング配置構成で使用される、アンテナ４０のアレイを有してもよい。二偏波二周波パッチアンテナは、経路１０６の一方の端部（例えば、デバイス１０Ａ内）又は経路１０６の両方の端部（例えば、デバイス１０Ａ及び１０Ｂ内）で使用されてもよい。
【００３６】
図７の実施例では、パッチ素子１１０は寸法（長さ及び幅）Ｌ１及びＬ２を有する長方形の形状を有する。所望であれば、パッチ素子１１０は、正方形（例えば、パッチ１１０が単一の周波数の通信帯域内で共振を発生させるように、Ｌ１及びＬ２が等しくなり得る）又は他のパッチ形状（例えば、直線縁部、曲線縁部、直線及び曲線縁部の組み合わせなどを有する形状）を有してもよい。図８の例示的な構成では、パッチアンテナ４０は楕円の形状を有し、かつ、正のアンテナフィード端子９８−Ｐ１を有する第１のフィード及び正のアンテナフィード９８−Ｐ２を有する第２のフィードという２つのフィードに関連付けられる。
【００３７】
図７のアンテナ４０、図８のアンテナ４０、及び他のデュアルポートパッチアンテナでは、第１のフィード（すなわち、第１のポートＰ１に関連付けられたフィード）はパッチ素子１１０の中心長軸（例えば、図８のパッチ１１０の長軸１２２を参照）に沿って配置されてもよく、第２のフィード（すなわち、第２のポートＰ２に関連付けられたフィード）はパッチ素子１１０の垂直な中心短軸（例えば、図８の短軸１２４を参照）に沿って配置されてもよい。アンテナ４０の中央部でのアンテナインピーダンスが最小化される（すなわち、ゼロに近くなる）ように、接地１１２とパッチ１１０との間の、パッチ１１０の長い中心軸及び短い中心軸が交差する中心点１２０に、任意選択の短絡ピンが接続されてもよい。
【００３８】
図９は、アンテナ効率が例示的な二偏波二周波パッチアンテナに対する動作周波数の関数として描かれたグラフである。効率曲線１３０は、ポートＰ１を使用する動作に関連付けられた第１のピーク１３２、及びポートＰ２を使用する動作に関連付けられた第２のピーク１３４によって特徴付けられてもよい。ピーク１３２及び１３４は、デバイス１０Ａ及び１０Ｂに対する所望の動作周波数に合わせて調整されてもよい。例えば、６０ＧＨｚでのミリ波通信をサポートするときに、ＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄ通信に関連付けられた４つのチャネル（すなわち、５８．３２ＧＨｚの周波数ｆ１でのＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄチャネル１、６０．４８ＧＨｚの周波数ｆ２でのチャネル２、６２．６４ＧＨｚの周波数ｆ３でのチャネル３、及び６４．８０ＧＨｚの周波数ｆ４でのチャネル４）を網羅するために、ピーク１３２及び１３４が使用されてもよい。単一の幅の広いピークではなく、図９の曲線１３０のピーク１３２及び１３４などの、２つの近接して離間された、別個の二極化されたピークを使用することの利点としては、効率の向上及びシステム帯域幅の拡張などが挙げられる。二偏波二周波パッチアンテナ４０はまた、強化された指向性を示してもよく、これは、アンテナ４０のアレイを使用したときにビームステアリング動作を成功させるのに役立つ。
【００３９】
別の実施形態によれば、外部デバイスへと無線で電力を伝送する電子デバイスであって、無線電力伝送回路機構と、無線電力伝送回路機構に結合され、かつ無線電力伝送回路機構から外部デバイスへと無線で電力を伝送するように構成された二偏波二周波パッチアンテナと、を備える、電子デバイスが提供される。
【００４０】
別の実施形態によれば、二偏波二周波パッチアンテナはパッチアンテナ共振素子及び接地を有し、パッチアンテナ共振素子及び接地は別個の平行平面内に配置され、パッチアンテナ共振素子は互いに垂直な第１及び第２の中心軸を有し、二偏波二周波パッチアンテナは第１の中心軸に沿って配置された第１のフィードを有し、二偏波二周波パッチアンテナは第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有する。
【００４１】
別の実施形態によれば、第１及び第２の中心軸は交点で交差し、第１のフィードは交点以外の位置で第１の中心軸に沿って配置され、第２のフィードは交点以外の位置で第２の中心軸に沿って配置される。
【００４２】
別の実施形態によれば、二偏波二周波パッチアンテナは、交点でパッチアンテナ共振素子を接地へと短絡させる短絡ピンを含む。
【００４３】
別の実施形態によれば、電子デバイスは、二周波二偏波パッチアンテナを含むアンテナのアレイを備える。
【００４４】
別の実施形態によれば、無線電力伝送回路機構は、無線電力伝送回路機構と外部デバイスとの間の無線電力伝送動作中にアンテナのアレイを使用してビームステアリングを実行する調整可能回路機構を含む。
【００４５】
別の実施形態によれば、電子デバイスはディスプレイを備え、無線電力伝送回路機構はアンテナのアレイを使用してマイクロ波周波数で無線で電力を伝送するように構成される。
【００４６】
一実施形態によれば、無線で外部デバイスと通信する電子デバイスであって、ミリ波無線通信回路機構と、ミリ波無線通信回路機構に結合され、かつ無線で外部デバイスと通信するように構成された二偏波二周波パッチアンテナと、を備える、電子デバイスが提供される。
【００４７】
別の実施形態によれば、二偏波二周波パッチアンテナはパッチアンテナ共振素子及び接地を有し、パッチアンテナ共振素子及び接地は別個の平行平面内に配置され、パッチアンテナ共振素子は互いに垂直な第１及び第２の中心軸を有し、二偏波二周波パッチアンテナは第１の中心軸に沿って配置された第１のフィードを有し、二偏波二周波パッチアンテナは第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有する。
【００４８】
別の実施形態によれば、ミリ波無線通信回路機構は第１、第２、第３、及び第４の周波数のチャネルで通信し、二偏波二周波パッチアンテナは、第１及び第２の周波数をその範囲内とする第１の共振ピーク並びに第３及び第４の周波数をその範囲内とする第２の共振ピークを有する。
【００４９】
別の実施形態によれば、第１、第２、第３、及び第４の周波数は、第１、第２、第３、及び第４の周波数の６０ＧＨｚ通信チャネルにそれぞれ関連付けられる。
【００５０】
別の実施形態によれば、第１、第２、第３、及び第４の周波数は、第１、第２、第３、及び第４のＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄチャネルにそれぞれ関連付けられる。
【００５１】
別の実施形態によれば、第１及び第２の中心軸は交点で交差し、二偏波二周波パッチアンテナは交点でパッチアンテナ共振素子を接地へと短絡させる短絡ピンを含む。
【００５２】
別の実施形態によれば、二偏波二周波パッチアンテナは二偏波二周波パッチアンテナのアレイのうちの１つを含む。
【００５３】
別の実施形態によれば、ミリ波無線通信回路機構は、ミリ波無線通信回路機構と外部デバイスとの間のミリ波無線通信中に二偏波二周波パッチアンテナのアレイを使用してビームステアリングを実行する調整可能回路機構を含む。
【００５４】
一実施形態によれば、無線回路機構と、無線回路機構に結合された二偏波二周波パッチアンテナのアレイと、を備える電子デバイスが提供され、無線回路機構は、二偏波二周波パッチアンテナのアレイを使用してビームステアリングを実行する調整可能回路機構を含む。
【００５５】
別の実施形態によれば、二偏波二周波パッチアンテナのそれぞれはパッチアンテナ共振素子及び接地を有し、パッチアンテナ共振素子及び接地は別個の平行平面内に配置され、パッチアンテナ共振素子は互いに垂直な第１及び第２の中心軸、並びに第１及び第２の中心軸に沿った第１及び第２のそれぞれの異なる寸法を有する。
【００５６】
別の実施形態によれば、二偏波二周波パッチアンテナのそれぞれは、そのアンテナの第１の中心軸に沿って配置された第１のフィード及びそのアンテナの第２の中心軸に沿って配置された第２のフィードを有する。
【００５７】
別の実施形態によれば、電子デバイスはディスプレイを備え、無線回路機構はミリ波無線通信回路機構を含む。
【００５８】
別の実施形態によれば、ミリ波無線通信回路機構は、ＩＥＥＥ８０２．１１  ａｄチャネルを処理するように構成される。
【００５９】
上述の内容は単なる例示にすぎず、説明された実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく、当業者によってさまざまな修正を行うことができる。前述の実施形態は、個々に又は任意の組み合わせで実行することができる。
【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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