(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス電子デバイス（１００）であって、
接地面（１０３）の縁に沿って配置された複数のスロット（２０１）を含む接地面（１０３）と、
前記接地面（１０３）上の誘電体層（１０４）と、
前記複数のスロット（２０１）のうちの１つに重なるように配置された、前記接地面（１０３）の反対側の前記誘電体層（１０４）上のストリップライン（１０１）と
を含み、前記ストリップライン（１０１）が、さらに、前記ストリップライン（１０１）が重なる前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つに隣接するスロットに、重ならないように配置され、
前記ワイヤレス電子デバイス（１００）が、前記ストリップライン（１０１）を介して送信および／または受信された信号によって励起されたときに共振周波数で共振するように構成され、
前記複数のスロットのうちの前記ストリップラインが重なる前記１つのスロットの長さが、前記ワイヤレス電子デバイスの前記共振周波数の波長の約０．２５倍であり、
前記ストリップラインが重ならないスロットの長さが、前記ワイヤレス電子デバイスの前記共振周波数の波長の約０．２５倍であり、
前記ストリップラインが重ならないスロットは、前記複数のスロットのうちの前記ストリップラインが重なる前記１つのスロットと、実質的に同じ長さであり、
前記ストリップライン（１０１）が、前記ストリップライン（１０１）の複数の部分を画定する、前記ストリップライン（１０１）における複数の湾曲部を含み、
前記複数の部分の各々のそれぞれの長さが、前記ストリップライン（１０１）が励起されたときの、前記ストリップラインの下及び前記ストリップラインに隣接するスロットへの結合が、前記ワイヤレス電子デバイス（１００）の前記共振周波数の有効波長の約０．２５倍を達成するように選択され、
前記ストリップライン（１０１）における前記複数の湾曲部が、前記ストリップライン（１０１）のＵ字形端部を画定するように構成され、
前記ストリップライン（１０１）の前記Ｕ字形端部が、ベースと、１対のアームとを有し、前記ベースが、前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つを横切るように構成され、
前記ベースと、前記１対のアームのうち前記ストリップラインの端部側のアームとの長さの和が、前記ワイヤレス電子デバイスの前記共振周波数の有効波長の約０．２５倍である、ワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項２】
前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つに隣接する前記スロットが、前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つの第１の側の第１のスロットと、前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つの、前記第１の側の反対側の第２の側の第２のスロットとを含む、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項３】
前記複数の湾曲部が、前記ストリップライン（１０１）における２つの湾曲部からなる、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項４】
前記ストリップライン（１０１）における前記湾曲部が、前記ストリップライン（１０１）の隣接する部分の間に約９０度の角度を形成する、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項５】
前記ベースが、前記接地面（１０３）の前記縁に平行に前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つを横切るように構成される、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項６】
前記ベースが、前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つを、横切り、交差するように構成される、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項７】
前記ストリップライン（１０１）が、前記誘電体層（１０４）および／または接地面（１０３）とのインピーダンス整合がとれるように配置される、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項８】
前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つの幅が、前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つの前記長さの約０．２倍である、請求項２に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項９】
前記ストリップライン（１０１）が重ならないスロットが、前記ストリップライン（１０１）の近くの表面波の伝播を低減する、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１０】
前記ストリップライン（１０１）が、第１のストリップライン（１０１）を含み、前記ワイヤレス電子デバイス（１００）が、
１つ以上の追加のストリップライン
をさらに含み、前記１つ以上の追加のストリップラインの各々が、前記複数のスロット（２０１）のそれぞれに重なり、
前記１つ以上の追加のストリップラインが、さらに、前記１つ以上の追加のストリップラインが重なる前記複数のスロット（２０１）の前記それぞれに隣接するスロットに、重ならないように配置される、
請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１１】
前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つが第１のスロットを含み、
前記ストリップライン（１０１）が重なる前記第１のスロットに隣接する前記スロットが、前記第１のスロットの第１の側に隣接する第２のスロットと、前記第１のスロットの前記第１の側とは反対側の第２の側に隣接する第３のスロットとを含み、
前記１つ以上の追加のストリップラインが、前記第１のストリップラインまたは前記１つ以上の追加のストリップラインが重ならない、第５のスロットおよび第６のスロットに、隣接する第４のスロットに重なる第２のストリップラインを含み、
前記第５のスロットが、前記第４のスロットの第１の側に隣接し、前記第６のスロットが、前記第４のスロットの前記第１の側の反対側の第２の側に隣接し、
前記第５のスロットが、前記第３のスロットに隣接している、
請求項１０に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１２】
前記複数のスロット（２０１）のうちの隣接するものの間の距離が、前記ワイヤレス電子デバイス（１００）の前記共振周波数の波長の０．１倍と０．２倍との間である、請求項１０に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１３】
前記追加のストリップラインのうちの隣接するものの間の距離が、前記ワイヤレス電子デバイス（１００）の前記共振周波数の波長の０．２５倍と０．５倍との間である、請求項１０に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１４】
前記第１のストリップラインと前記１つ以上の追加のストリップラインとがアレイ状に配列され、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を受信および／または送信するように構成される、
請求項１０に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１５】
誘電体層（１０４）ならびに前記第１のストリップライン（１０１）および／または前記１つ以上の追加のストリップラインによって形成されたそれぞれの放射電磁界が、付加的に結合して電磁放射ビームを形成する、請求項１０に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１６】
前記複数のスロット（２０１）のうちの少なくとも１つが、前記接地面（１０３）の前記縁にほぼ垂直に延びる、請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１７】
前記複数のスロット（２０１）のうちの少なくとも１つが、前記接地面（１０３）の前記縁に斜めに配向されており、
前記ストリップライン（１０１）が、１つ以上の湾曲部を含み、前記複数のスロット（２０１）のうちの１つに重なるように配置される、
請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１８】
前記複数のスロット（２０１）が、前記接地面（１０３）の１つの縁に沿っており、
前記接地面（１０３）の前記１つの縁が、モバイルデバイス（９０１）の縁に沿っている、
請求項１に記載のワイヤレス電子デバイス（１００）。
【請求項１９】
ワイヤレス電子デバイス（１００）であって、
接地面（１０３）の縁に沿って配置された複数のスロット（２０１）を含む接地面（１０３）と、
前記接地面（１０３）上の誘電体層（１０４）と、
前記接地面（１０３）の反対側の前記誘電体層（１０４）上の複数のストリップライン（１０１）と、
前記複数のストリップライン（１０１）の各々が、前記複数のスロット（２０１）のそれぞれに重なるように配置され、
前記複数のストリップライン（１０１）の各ストリップラインが、さらに、前記ストリップライン（１０１）が重なる前記複数のスロット（２０１）の前記それぞれに隣接するスロットに、重ならないように配置され、
前記ワイヤレス電子デバイス（１００）が、前記複数のストリップライン（１０１）のうちの少なくとも１つを介して送信および／または受信された信号によって励起されたときに共振周波数で共振するように構成され、
前記複数のスロットのうちの前記ストリップラインが重なる前記１つのスロットの長さが、前記ワイヤレス電子デバイスの前記共振周波数の波長の約０．２５倍であり、
前記ストリップラインが重ならないスロットの長さが、前記ワイヤレス電子デバイスの前記共振周波数の波長の約０．２５倍であり、
前記ストリップラインが重ならないスロットは、前記複数のスロットのうちの前記ストリップラインが重なる前記１つのスロットと、実質的に同じ長さであり、
前記ストリップライン（１０１）が、前記ストリップライン（１０１）の複数の部分を画定する、前記ストリップライン（１０１）における複数の湾曲部を含み、
前記複数の部分の各々のそれぞれの長さが、前記ストリップライン（１０１）が励起されたときの、前記ストリップラインの下及び前記ストリップラインに隣接するスロットへの結合が、前記ワイヤレス電子デバイス（１００）の前記共振周波数の有効波長の約０．２５倍を達成するように選択され、
前記ストリップライン（１０１）における前記複数の湾曲部が、前記ストリップライン（１０１）のＵ字形端部を画定するように構成され、
前記ストリップライン（１０１）の前記Ｕ字形端部が、ベースと、１対のアームとを有し、前記ベースが、前記複数のスロット（２０１）のうちの前記１つを横切るように構成され、
前記ベースと、前記１対のアームのうち前記ストリップラインの端部側のアームとの長さの和が、前記ワイヤレス電子デバイスの前記共振周波数の有効波長の約０．２５倍である、ワイヤレス電子デバイス（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の概念は、一般に、フィールドワイヤレス通信に関し、より詳細には、ワイヤレス通信デバイスのためのアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話および他のユーザ機器のような通信デバイスは、外部デバイスと通信するために使用することができるアンテナを含み得る。これらのアンテナ設計は、ストリップラインを含み得る。しかし、ストリップラインを有するいくつかのアンテナ設計は、アンテナの性能に影響を与える望ましくない表面波を助長する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の概念の様々な実施形態は、接地面の縁に沿って配置された複数のスロットを有する接地面と、接地面上の誘電体層と、接地面の反対側の誘電体層上のストリップラインとを含むワイヤレス電子デバイスを含む。ストリップラインは、複数のスロットのうちの１つに重なるように配置され得る。ストリップラインは、さらに、ストリップラインが重なる複数のスロットのうちの１つに隣接するスロットに重ならないように配置され得る。ワイヤレス電子デバイスは、ストリップラインを介して送信および／または受信された信号によって励起されたときに共振周波数で共振するように構成され得る。
【０００４】
様々な実施形態によれば、ストリップラインは、ストリップラインの複数の部分を画定する、ストリップラインにおける複数の湾曲部を含み得る。複数の部分の各々のそれぞれの長さは、ストリップラインの波長を、ワイヤレス電子デバイスの共振周波数の有効波長の約０．２５倍として構成するように選択され得る。
【０００５】
様々な実施形態では、ストリップラインが重なる複数のスロットのうちの１つに隣接するスロットは、複数のスロットのうちの１つの第１の側の第１のスロットと、複数のスロットのうちの１つの、第１の側の反対側の第２の側の第２のスロットとを含み得る。ストリップラインにおける複数の湾曲部は、ストリップラインにおける２つの湾曲部からなり得る。ストリップラインにおける湾曲部は、ストリップラインの隣接する部分の間に約９０度の角度を形成し得る。ストリップラインにおける複数の湾曲部は、ストリップラインのＵ字形端部を画定し得る。ストリップラインのＵ字形端部は、ベースおよび１対のアームを有し得、ベースは、スロットを横切るように構成され得る。ベースは、接地面の縁に平行に複数のスロットのうちの１つを横切るように構成され得る。ベースは、複数のスロットのうちの１つを横切り、交差するように構成されてもよい。ストリップラインは、誘電体層および／または接地面とのインピーダンス整合がとれるように配置され得る。
【０００６】
いくつかの実施形態では、複数のスロットのうちの１つの長さは、ワイヤレス電子デバイスの共振周波数の波長の約０．２５倍であり得る。複数のスロットのうちの１つの幅は、複数のスロットのうちの１つの長さの約０．２倍であり得る。ストリップラインが重ならないスロットは、ストリップラインの近くの表面波の伝播を低減し得る。
【０００７】
様々な実施形態によれば、ストリップラインは、第１のストリップラインであり得る。ワイヤレス電子デバイスは、１つ以上の追加のストリップラインをさらに含み得、１つ以上の追加のストリップラインの各々は、複数のスロットのそれぞれに重なり得る。１つ以上の追加のストリップラインは、さらに、１つ以上の追加のストリップラインが重なる複数のスロットのそれぞれに隣接するスロットに重ならないように配置され得る。
【０００８】
いくつかの実施形態では、複数のスロットのうちの１つは第１のスロットであり得る。ストリップラインが重なる第１のスロットに隣接するスロットは、第１のスロットの第１の側に隣接する第２のスロットと、第１のスロットの第１の側とは反対側の第２の側に隣接する第３のスロットとを含み得る。１つ以上の追加のストリップラインは、第１のストリップラインまたは１つ以上の追加のストリップラインが重ならない第５のスロットおよび第６のスロットに隣接する第４のスロットに重なる第２のストリップラインを含み得る。第５のスロットは、第４のスロットの第１の側に隣接し得、第６のスロットは、第４のスロットの第１の側の反対側の第２の側に隣接する。第５のスロットは、第３のスロットに隣接し得る。
【０００９】
様々な実施形態によれば、複数のスロットのうちの隣接するスロット間の距離は、ワイヤレス電子デバイスの共振周波数の波長の０．１倍から０．２倍の間であり得る。追加のストリップラインのうちの隣接するストリップラインの間の距離は、ワイヤレス電子デバイスの共振周波数の波長の０．２５倍から０．５倍の間であり得る。第１のストリップラインおよび１つ以上の追加のストリップラインは、アレイ状に配列され得る。ストリップラインは、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を受信および／または送信するように構成されてもよい。誘電体層ならびに第１のストリップラインおよび／または１つ以上の追加のストリップラインによって形成されたそれぞれの放射電磁界は、付加的に結合して電磁放射ビームを形成する。
【００１０】
様々な実施形態では、複数のスロットのうちの少なくとも１つは、接地面の縁にほぼ垂直であり得る。複数のスロットのうちの少なくとも１つは、接地面の縁に斜めに配向され得る。ストリップラインは、１つ以上の湾曲部を含み得、複数のスロットのうちの１つに重なるように配置される。
【００１１】
いくつかの実施形態では、複数のスロットは、接地面の１つの縁に沿い得る。接地面の１つの縁は、モバイルデバイスの縁に沿い得る。
【００１２】
本発明の概念の様々な実施形態は、接地面の縁に沿って配置された複数のスロットを有する接地面と、接地面上の誘電体層と、接地面の反対側の誘電体層上の複数のストリップラインとを含むワイヤレス電子デバイスを含む。複数のストリップラインの各々は、複数のスロットのそれぞれに重なるように配置され得る。複数のストリップラインの各ストリップラインは、さらに、ストリップラインが重なる複数のスロットのそれぞれに隣接するスロットに重ならないように配置され得る。ワイヤレス電子デバイスは、複数のストリップラインのうちの少なくとも１つを介して送信および／または受信された信号によって励起されたときに共振周波数で共振するように構成され得る。
【００１３】
本発明の概念の実施形態による他のデバイスおよび／または動作は、以下の図面および詳細な説明を検討すると、当業者には明らかであり、または明らかになるであろう。そのような追加のデバイスおよび／または動作のすべては、この明細書内に含まれ、本発明の概念の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されるものとする。さらに、本明細書で開示されるすべての実施形態は、別々に実装することができ、あるいは任意の方法および／または組合せで組み合わせることができるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の概念の様々な実施形態による、ワイヤレス電子デバイスのストリップラインアンテナを示す図である。
【図２】本発明の概念の様々な実施形態による、接地面におけるスロットを含む図１のストリップラインアンテナの平面図である。
【図３】本発明の概念の様々な実施形態による、図１のストリップラインアンテナの平面図である。
【図４】本発明の概念の様々な実施形態による、複数のストリップラインを有するスロット付き接地面を示す図である。
【図５】本発明の概念の様々な実施形態による、図４のスロット付き接地面を含む複数のストリップラインを有するアンテナを示す図である。
【図６】本発明の概念の様々な実施形態による、図１〜図５のいずれかで使用されるストリップラインを示す図である。
【図７Ａ】本発明の概念の様々な実施形態による、単一のスロット付き接地面およびストリップラインを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の概念の様々な実施形態による、ストリップラインごとに接地面に単一のスロットを有するアンテナの放射パターンを示す図である。
【図７Ｃ】本発明の概念の様々な実施形態による、図７Ａおよび図７Ｂのアンテナの周波数応答を示す図である。
【図８Ａ】本発明の概念の様々な実施形態による、接地面における複数のスロットおよびストリップラインを含むアンテナを示す図である。
【図８Ｂ】本発明の概念の様々な実施形態による、ストリップラインごとに接地面に複数のスロットを有するアンテナの放射パターンを示す図である。
【図８Ｃ】本発明の概念の様々な実施形態による、図８Ａおよび図８Ｂのアンテナの周波数応答を示す図である。
【図９】本発明の概念の様々な実施形態による、モバイルデバイスの縁に沿った接地面におけるストリップラインごとの複数のスロットとストリップラインとのアレイを示す図である。
【図１０】本発明の概念の様々な実施形態による、誘電体層上のモバイルデバイスの縁に沿ったストリップラインのアレイを示す図である。
【図１１】本発明の概念の様々な実施形態による、図９および図１０のアレイアンテナを含むモバイルデバイスの周りの放射パターンを示す図である。
【図１２】本発明の概念の様々な実施形態による、接地面に斜めに形成されたスロットを有するアンテナを示す図である。
【図１３】本発明の概念の様々な実施形態による、接地面において折り返されたスロットを有するアンテナを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の概念について、本発明の概念の実施形態が示されている添付の図面を参照しながらより十分に説明する。しかし、本出願は、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されないものとする。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全であり、実施形態の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。同様の参照番号は、全体にわたって同様の要素を指す。
【００１６】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、実施形態を制限するものではない。本明細書において使用される際、別段の記載がない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は複数形も含むものとする。「備える」、「備えている」、「含む」、および／または「含んでいる」という用語は、本明細書で使用される際、述べられた特徴、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそのグループの存在または追加を排除するものではないことをさらに理解されよう。対照的に、本明細書で使用される際、「からなる」（およびその変形）は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素を特定し、追加の特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素を排除する。
【００１７】
ある要素が別の要素に「結合される」、「接続される」、または「反応する」と言われるとき、それは、別の構成要素に直接的に結合され、接続され、または反応することができ、または介在する要素が存在してもよい。対照的に、ある要素が別の要素に「直接反応される」、「直接接続される」、または「直接反応する」と言われるとき、介在する要素は存在しない。本明細書で使用されるとき、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上のありとあらゆる組合せを含む。
【００１８】
「上」、「下」、「上部」、「下部」、「最上部」、「底部」などのような空間的に相対的な用語は、本明細書では、図に示されているように、ある要素または特徴の別の要素または特徴との関係を説明するのに説明しやすくするために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる向きを包含するものとすることを理解されよう。例えば、図中のデバイスが反転される場合、他の要素または特徴より「下」として記述された要素は、次いで、他の要素または機能より「上」に配向される。したがって、「下」という用語は、上および下の両方の向きを包含する可能性がある。デバイスは他の方法で配向される（９０度回転される、または他の配向）場合があり、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、それに応じて解釈され得る。明快さおよび／または明瞭さのために、周知の機能または構成を詳細に説明しない場合がある。
【００１９】
「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書では様々な要素を記述するために使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって制限されないものとすることを理解されよう。これらの用語は、ある要素と別の要素とを区別するために使用されているにすぎない。したがって、本実施形態の教示から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができる。
【００２０】
別段定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、これらの実施形態が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈における意味に一致する意味を有すると解釈されるものとし、本明細書において明確に定義されていない限り、理想化された、または過度に形式化された意味に解釈されないこともさらに理解されよう。
【００２１】
ストリップラインを有するアンテナは、一般的に、モバイル端末用のマイクロ波アンテナ設計において使用される。これらのアンテナ設計は、プリント回路板（ＰＣＢ）上にエッジプリントされた特徴として実装され得るので、小型で製造が容易であり得る。様々なワイヤレス通信の用途は、これらのストリップラインアンテナのアレイを使用し得る。アレイアンテナは、正しい位相整合で潜在的なアンテナ利得を提供し得る。ストリップラインアンテナ設計の欠点は、ＰＣＢの縁に沿った表面波の伝播であり得る。これらの表面波は、アンテナアレイ素子間のより高い放射結合を引き起こし、隣接するストリップラインからの結合のために、いくつかの周波数でより高い損失を伴う不規則な放射パターンを誘発する可能性がある。アンテナアレイ素子と不規則な放射パターンとの間のより高い結合は、１０〜３００ＧＨｚの周波数範囲で使用するためのミリメートル波アンテナアレイなどの超高周波（ＥＨＦ）無線アンテナの用途には適していない可能性がある。これらのミリメートル波周波数は、ブロードバンドインターネットアクセス、Ｗｉ−Ｆｉなどのスマートフォンにおける様々なタイプの通信に使用され得る。さらに、アレイアンテナは、放射パターンを指向性のビームに狭め、デバイスを基地局の方に向ける必要がある場合がある。
【００２２】
本発明の概念の様々な実施形態によれば、ストリップラインアンテナ設計は、スロットを接地面に追加することによって改善され得る。スロットは、表面波を停止、防止、および／または低減し、放射パターンのサイドローブを低減し、および／またはアレイ素子間の相互結合を低減し得る。スロット付き接地面を有するストリップラインアンテナは、広い走査角度で実質的に対称である広い放射ビームを有する良好な偏光特性を示し得る。
【００２３】
次に図１を参照すると、ワイヤレス電子デバイス１００のストリップライン１０１を含むアンテナが示されている。接地面１０３は、接地面１０３の上の誘電体層１０２と、接地面１０３の下の誘電体層１０４とを有する。接地面１０３は、銅などの導電性材料を含み得る。ストリップライン１０１は、接地面の反対側の誘電体層１０２上にある。誘電体層１０２および１０４は、高誘電率および低散逸率ｔａｎδを有する材料を含み得る。例えば、１０ＧＨｚで誘電率Ｅｒ＝３．５５および散逸率ｔａｎδ＝０．００２７となるように、Ｒｏｇｅｒｓ  ＲＯ４００３Ｃなどの材料が誘電体層１０２および１０４として使用され得る。
【００２４】
次に図２を参照すると、図１のワイヤレス電子デバイス１００の接地面１０３のスロット２０１ａ〜２０１ｃが示されている。ストリップライン１０１は、中間スロット２０１ｂに重なり、接地面から離間した能動素子を含み得る。ストリップライン１０１で受信された信号は、ワイヤレス電子デバイス１００を励起し得る。ストリップライン１０１は、通信信号を送受信するトランシーバに結合され得る。スロット２０１ａ〜２０１ｃは、ＰＣＢの、接地面１０３と同じ層上にある。ストリップライン１０１は、ＰＣＢの、接地面１０３とは異なる層上に位置し得る。
【００２５】
さらに図２を参照すると、スロット２０１ｂに隣接するスロット２０１ａおよび２０１ｃには、ストリップライン１０１は重ならない。スロット２０１ａ〜２０１ｃのうちの少なくとも１つは、接地面１０３の縁に垂直であり得る。いくつかの実施形態では、スロット２０１ａ〜２０１ｃは、スロットが交互の隆起部および溝部に整形されるように波形が付けられ得る。スロット２０１ａ〜２０１ｃが接地面１０３の縁沿いに存在しない場合、表面波は、接地面１０３を含むＰＣＢの縁に沿って容易に伝播し得る。スロット２０１ａおよび２０１ｃは、表面波がＰＣＢの端部に沿って伝播するのを低減し、および／または防止する。言い換えれば、ストリップラインを囲むが、ストリップラインに重ならないスロット２０１ａおよび２０１ｃは、表面波をチョーク（choke）する可能性がある。さらに、エッジ電流は、スロット２０１ａ〜２０３ａの存在によって低減および／または防止され得る。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電子デバイス１００のためのより広い走査角度を取得するために、表面波を完全に消滅させない（すなわち、表面波を完全にチョークしない）ことが望ましい場合がある。
【００２６】
さらに図２を参照すると、スロット２０１ａ〜２０１ｃは各々、ワイヤレス電子デバイス１００の共振周波数の０．２〜０．４波長の範囲の長さを有し得る。いくつかの実施形態では、スロット２０１ａ〜２０１ｃの長さは、ワイヤレス電子デバイスの共振周波数の０．２５波長であり得る。スロット２０１ａ〜２０１ｃの各々の幅は、それぞれのスロットの長さの０．２倍であり得る。
【００２７】
次に図３を参照すると、図１のワイヤレス電子デバイス１００の平面図が示されている。誘電体層１０２が接地面１０３上にある。ストリップライン１０１が誘電体層上にある。ストリップライン１０１は、ＰＣＢの、接地面１０３とは異なる層上に位置し得る。誘電体層１０２は、接地面１０３およびストリップライン１０１とは異なる層上に位置する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、誘電体層１０２はスロットを含み得る。誘電体層１０２におけるスロットは、接地面１０３におけるスロットと同じ幅および／または長さであってもよい。いくつかの実施形態では、誘電体層１０２におけるスロットは、接地面１０３におけるスロットよりも寸法が大きくても小さくてもよい。誘電体層１０２におけるスロットは、接地面１０３におけるスロットの位置と一致してもよく、または接地面１０３におけるスロットに重ならなくてもよい。
【００２９】
次に図４を参照すると、複数のスロット２０１および複数のストリップライン１０１を有する接地面１０３が示されている。例えば、８つのストリップライン１０１、およびスロット２０１ａ〜２０１ｆを含む２４のスロット２０１を有する８×１のアレイが示されている。しかし、本発明の概念の様々な実施形態に従って、より少ない数またはより多い数が提供されてもよい。アレイは、４Ｇおよび／またはＬＴＥネットワークで多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信を受信および／または送信するために２つの４×１アレイとして構成されてもよい。ストリップライン１０１間の間隔は、ワイヤレス電子デバイスの共振周波数の０．２５から０．５の間の波長の範囲であり得る。隣接するスロット２０１間の間隔は、ワイヤレス電子デバイスの共振周波数の０．１から０．２の間の波長であり得る。いくつかの実施形態では、ストリップライン１０１は、０．４５波長離間していてもよく、スロット２０１は０．１５波長離間していてもよい。スロット２０１とストリップライン１０１との間の上述の間隔は、自由空間波長または同調のために使用される有効波長に基づき得る。典型的には、有効波長は、誘電体層による負荷のために、自由空間波長よりわずかに小さい可能性がある。
【００３０】
さらに図４を参照すると、非限定的な例として、ストリップライン１０１がスロット２０１ｂに重なる。スロット２０１ｂに隣接するスロット２０１ａおよび２０１ｃには、ストリップライン１０１は重ならない。スロット２０１ｅには異なるストリップライン１０１が重なり、隣接するスロット２０１ｄおよび２０１ｆにはストリップライン１０１は重ならない。いくつかの実施形態では、スロット２０１ａ、２０１ｃ、２０１ｄ、および／または２０１ｆは、寄生素子（parasitic  elements）として挙動し得る。
【００３１】
次に図５を参照すると、図４の接地面１０３および誘電体層１０２を含む複数のストリップライン１０１が示されている。ストリップライン１０１、誘電体層１０２、および接地面１０３は、ＰＣＢの異なる層上にあり得る。ストリップライン１０１は、所望の結合を達成するため、および誘電体層１０２および／または接地面１０３とのインピーダンス整合のために、スロットの上に配置され得る。インピーダンス整合は、負荷（すなわち、アンテナ）から反射される電力を最小にし、アンテナに供給される電力を最大にすることによって、不整合損失を低減する。
【００３２】
次に図６を参照すると、図１〜図５のいずれかにおいて使用されるストリップライン１０１が示されている。ストリップライン１０１は、１つ以上の湾曲部を含み得る。ストリップラインを曲げることは、隣接するストリップラインへの結合が少ない状態で、放射パターンがストリップラインおよび関連するスロットの周りを中心とすることを促進し得る。ストリップライン１０１の湾曲部は、ストリップライン１０１の複数の部分を画定し得る。非限定的な例として、図６のストリップライン１０１は、ストリップラインを部分ｑ１とｑ２とに分割する２つの湾曲部を含み得る。ストリップライン１０１の部分の長さは、ストリップライン１０１が励振されたとき、ストリップ１０１の下およびストリップ１０１に隣接するスロットへの結合がワイヤレス電子デバイスの共振の０．２５波長を達成するように選択され得る。例えば、ｑ１＋ｑ２≒λｅｆｆ／４である。ストリップライン１０１の湾曲部は、ストリップライン１０１の隣接する部分の間に約９０度の角度を形成し得る。いくつかの実施形態では、ストリップライン１０１における複数の湾曲部は、ストリップライン１０１のＵ字形端部を画定し得る。ストリップライン１０１のＵ字形端部は、ベース６０１と、１対のアーム６０２および６０３とを含み得る。ストリップライン１０１のＵ字形端部は、接地面１０３のスロット２０１のうちの１つを横切り得る。具体的には、ベース６０１は、接地面の縁に平行にスロットのうちの１つを横切り得る。いくつかの実施形態では、ベースは、接地面におけるスロットのうちの１つを横切り、交差し得る。
【００３３】
次に図７Ａを参照すると、ストリップライン１０１に関連する単一のスロット２０１を有する接地面１０３が示されている。ストリップラインが重ならない隣接するスロットは、この構成では存在しない。次に図７Ｂを参照すると、ストリップラインごとに接地面に単一のスロットを有するアンテナの放射パターンが示されている。接地面１０３の周りの放射パターンは、不規則なサイドローブおよび極高周波（ＥＨＦ）での通信には適さない歪みを含む。次に図７Ｃを参照すると、図７Ａおよび図７Ｂのアンテナの周波数応答が示されている。Ｓ１は、隣接するストリップラインからの放射パターン間の結合のために、１７ＧＨｚでのかなりの歪みを伴う周波数歪みを示す。Ｓ２は、単一のスロット２０１に関連する単一のストリップライン１０１の整合損失を示す。さらに、この単一スロットの場合、曲線Ｓ１とＳ２との間にはあまり相関がないように見える。
【００３４】
次に図８Ａを参照すると、ストリップライン１０３に関連する、接地面１０３に複数のスロット２０１を含むアンテナが示されている。ストリップライン１０１は中間スロット２０１ｂに重なる。スロット２０１ａおよび２０１ｃは、スロット２０１ｂに隣接し、ストリップライン１０１は重ならない可能性がある。次に図８Ｂを参照すると、図８Ａのように、ストリップラインごとに接地面に複数のスロットを有するアンテナの放射パターンが示されている。放射パターンは、図７Ｂの放射パターンと比較して、顕著なサイドローブがほとんどなく、歪みがほとんどなく、接地面１０３の周りに広くかつ均一に広がっている。したがって、図８Ａおよび図８Ｂの様々な実施形態は、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態と比較して、性能が向上し得る。例えば、図８Ａの隣接するスロット２０１ａおよび２０１ｃは、アンテナ上の表面波を制御し、より広い単一素子ファーフィールドパターンを可能にする。立体角を有するより広い単一素子ファーフィールドパターンは、より大きいビーム掃引を提供し、結果としてより大きい総走査エリアをもたらす。単一素子ファーフィールドが広い場合、図８Ｂのようなアンテナアレイ構成は、アンテナの周りの球状エリアのより大きい部分における閾値よりも大きいアレイ利得を生成する。これと比較して、図７Ａの構造によって生成されるより狭い単一素子パターンは、図７Ａのような単一素子はより大きい走査角ではそれほど大きい利得として寄与しないので、大きい走査角で図７Ｂでのアレイ利得を低減する。
【００３５】
次に図８Ｃを参照すると、図８Ａおよび図８Ｂのアンテナの周波数応答が示されている。Ｓ１は、図７Ｃに示される歪みよりも小さい１５ＧＨｚでの歪みを伴う周波数歪みを示す。Ｓ２は、スロット２０１ａ〜２０１ｃに関連する単一のストリップライン１０１の整合損失を示す。さらに、この複数のスロットの場合、曲線Ｓ１とＳ２との間に相関があるように見え、歪みを補うことがより容易になる。
【００３６】
次に図９を参照すると、モバイルデバイス９０１の縁９０２に沿った接地面１０３におけるストリップラインごとの複数のスロット２０１とストリップライン１０１とのアレイが示されている。次に図１０を参照すると、誘電層１０２上のモバイルデバイス９０１の縁９０２に沿ったストリップライン１０１のアレイが示されている。次に図１１を参照すると、図９および図１０のアレイアンテナを含むモバイルデバイス９０１の周りの放射パターンが示されている。図１１のモバイルデバイス９０１における接地面のスロットは、モバイルデバイス９０１の上縁９０２に位置し得る。放射パターンは、顕著なサイドローブがほとんどなく、歪みがほとんどなく、モバイルデバイス９０１の上縁の周りに広くかつ均一に広がっている。したがって、図１１の様々な実施形態は、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態と比較して、性能が向上し得る。
【００３７】
次に図１２を参照すると、接地面１０３に斜めに形成されたスロット２０１を有するアンテナが示されている。スロット２０１は、接地面１０３の縁に対して角度が付けられ得る。いくつかの実施形態では、ストリップライン１０１は、ストリップライン１０１を分ける１つ以上の湾曲部を含み得る。１つ以上の湾曲部を有するストリップライン１０１の端部は、斜めに形成されたスロット２０１のうちの１つに重なり得る。ストリップライン１０１の湾曲部の角度は、放射パターンがストリップラインおよび関連する斜めに形成されたスロット２０１の周りをほぼ中心とすることを促進するように選択され得る。ストリップライン１０１の部分の長さは、ストリップライン１０１が励起されたとき、ストリップ１０１の近くのスロットへの結合がデバイスの共振の０．２５波長を達成するように選択され得る。
【００３８】
次に図１３を参照すると、接地面１０３に折り返されたスロット２０１を有するアンテナが示されている。いくつかの実施形態では、ストリップライン１０１は、いかなる湾曲部もなく、直線状であり得る。ストリップラインの形状は、隣接するストリップラインへの寄生結合（parasitic  coupling）を回避および／または低減するように選択され得る。ストリップライン１０１は、折り返されたスロット２０１のうちの１つに重なり得る。ストリップライン１０１は、放射パターンがストリップラインおよび関連する折り返されたスロット２０１の周りをほぼ中心とすることを促進するように配置され得る。
【００３９】
周期的なストリップラインと重なり合わない隣接するスロットとを有する上述のアレイアンテナ構造は、電磁バンドギャップ（ＥＢＧ）構造を形成し得る。これらのＥＢＧ構造は、スロット間にモノポールを形成し、したがって、アンテナの放射パターンを制御し得る。ＥＢＧ構造によって生成された周期的なモノポールは、デバイスの縁に沿い、縁に沿って電磁パターンを制御するよう働き得る。ＥＢＧ構造の集合は、寄生モノポールアレイを形成し得、これは、サイドローブの低減に加えて、ビーム形成機能を提供する。いくつかの実施形態では、これらのＥＢＧ構造は、プリント回路板上に２次元的に実装され得る。いくつかの実施形態では、等位相波面を提供するように走査角度を制御するために、位相シフタおよび／または時間遅延デバイスがアレイアンテナ素子との導通に使用され得る。記載された発明の概念は、高品質、低損失、および広い走査角度を有する周期アンテナ誘電体構造を作る。
【００４０】
ＥＢＧ構造の電磁特性は、物理的寸法および他のパラメータによって決定され得る。例えば、ストリップライン幅、ストリップライン間の間隔、誘電体層の厚さ、および誘電体層の誘電率などのパラメータは、ＥＢＧ構造の電磁特性およびその後のアンテナ性能に影響を及ぼし得る。
【００４１】
上記の説明および図面に関連して、多くの異なる実施形態が本明細書に開示されている。これらの実施形態のすべての組合せおよび部分的組合せを文字通り説明し、図示することは、過度に繰り返しが多く、不明瞭にすることを理解されよう。したがって、図面を含む本明細書は、本明細書に記載された実施形態のすべての組合せおよび部分的組合せ、ならびにそれらを作成および使用する方法およびプロセスの完全な記述を構成すると解釈されるものとし、任意のそのような組合せまたは部分的組合せに関するクレームを支持するものとする。
【００４２】
図面および明細書において、様々な実施形態が開示されており、特定の用語が使用されているが、それらは、限定のためではなく、単に一般的及び記述的意味で使用されているにすぎない。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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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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