(57)【要約】軽量のミリメートル波の屋外ユニットが、無線リンクを形成するためにアンテナに装着するように構成されたヒート・シンクと装着用部材を備えた軽量のハウジングを有する。ミリメートル波トランシーバ基板がハウジングの中に装着され、マイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップを有する。トランシーバ基板とＭＭＩＣチップへの局部発振信号を発生させるために周波数シンセサイザ基板が信号発生回路を有する。コントローラ基板は、他の基板上の他の回路に電力と制御信号をそれぞれ供給する電力と制御の回路を形成する表面実装型のＤＣおよび低周波の個別素子を上に有する。迅速な接続／切り離し用のアセンブリはハウジングが迅速に接続され、切り離されることを可能にする。
2006513637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線リンクを形成するためにアンテナ上に装着される軽量のミリメートル波屋外ユニットであって、
アンテナへの迅速な接続／切り離し式装着のために構成されたハウジングと、
セラミック材料で形成されたミリメートル波トランシーバ基板であって前記ハウジングの中に装着され、かつマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップを含むミリメートル波トランシーバ回路を有する基板と、
中間周波数基板と、
前記トランシーバ回路への局部発振信号を発生させるための表面実装型信号発生回路を有する周波数シンセサイザ基板と、
前記トランシーバ回路と信号発生回路に電力を供給する電力と制御の回路を形成する表面実装型のＤＣおよび低周波の個別素子をその上に有するコントローラ基板と、
を有し、
前記ミリメートル波トランシーバ基板、中間周波数基板、周波数シンセサイザ基板、およびコントローラ基板が前記ハウジングの中で積層構造に配置され、かつ各々が２つの基板の回路を接続する少なくとも１つの回路コンタクト接続を有するコンタクトコネクタを含み、ケーブルとワイヤ・ハーネスの使用が最少限にされるユニット。
【請求項２】
前記コントローラ基板がＰＴＦＥ複合材料から形成される、請求項１に記載のミリメートル波屋外ユニット。
【請求項３】
無線リンクを形成するためにアンテナ上に装着される軽量のミリメートル波屋外ユニットであって、
ヒート・シンクと、およびアンテナへの迅速な接続／切り離し式装着のために構成され、送信および受信の導波路ポートを含む装着用部材とを有するハウジングと、
セラミック材料で形成されたミリメートル波トランシーバ基板であって、前記ハウジングの中に装着され、ミリメートル波トランシーバ回路を有し、マイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップを含み、前記送信および受信の導波路ポートと共に動作することが可能である、該基板と、
前記ハウジングの中に装着され、前記ミリメートル波トランシーバ回路と共に動作することが可能な中間周波数回路を形成する部品類を有する中間周波数（ＩＦ）基板と、
前記ハウジング内に装着され、前記ミリメートル波トランシーバ回路への局部発振信号を発生させるための信号発生回路を有する周波数シンセサイザ基板と、
前記ハウジングの中に装着され、他の基板上の他の回路に電力と制御信号をそれぞれ供給する電力と制御の回路を形成する表面実装型のＤＣおよび低周波の個別素子をその上に有するコントローラ基板と、
基板間で回路を相互接続することで、ケーブルとワイヤ・ハーネスの使用が最少限にされる回路コンタクト部材と、
前記ハウジングが前記アンテナに迅速に接続され、切り離されることを可能にするように前記ハウジングと共に動作することが可能な迅速な接続／切り離し用のアセンブリとを有するユニット。
【請求項４】
前記迅速な接続／切り離し用のアセンブリがスナップファスナーを有する、請求項３に記載のミリメートル波屋外ユニット。
【請求項５】
前記トランシーバ基板とコントローラ基板それぞれを分離し、通路、および基板上のいずれの回路も隔離する補助をするための少なくとも１つの電磁干渉ガスケットを有するハウジング分離部材をさらに有する、請求項３に記載のミリメートル波屋外ユニット。
【請求項６】
前記ミリメートル波トランシーバ基板上に形成され、送信および受信の導波路ポートと共に動作することが可能な送信および受信のマイクロストリップから導波路への移行部をさらに有する、請求項４に記載のミリメートル波屋外ユニット。
【請求項７】
前記トランシーバ基板が選択周波数帯域で動作可能であり、異なる周波数帯域で動作可能なトランシーバ基板との置き換えを可能にするために前記ハウジングから容易に取り外せる、請求項３に記載のミリメートル波屋外ユニット。
【請求項８】
ミリメートル波通信のための屋外ユニットであって、
標準的屋外アンテナへの迅速な接続／切り離し式装着のために構成され、送信および受信の導波路ポートを含む装着用部材と、
マイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップを含み、前記送信および受信のポートと共に動作することが可能なミリメートル波トランシーバ基板とを有するユニット。
【請求項９】
前記装着用部材が、迅速な接続／切り離し式装着を可能にするためのスナップファスナーをさらに有する、請求項８に記載の屋外ユニット。
【請求項１０】
前記装着用部材とヒート・シンクを含むハウジング部材をさらに有する、請求項８に記載の屋外ユニット。
【請求項１１】
前記ミリメートル波トランシーバ基板と共に動作することが可能な中間周波数（ＩＦ）基板をさらに有する、請求項８に記載の屋外ユニット。
【請求項１２】
前記ミリメートル波トランシーバ基板上のＭＭＩＣチップのための局部発振信号を発生させるように動作することが可能な周波数シンセサイザ基板をさらに有する、請求項８に記載の屋外ユニット。
【請求項１３】
無線リンクを形成するためにアンテナに装着可能なミリメートル波通信用屋外ユニットであって、
マイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップを含むミリメートル波トランシーバ基板と、
前記ミリメートル波トランシーバ基板と共に動作することが可能な中間周波数（ＩＦ）基板と、
前記ミリメートル波トランシーバ基板上のＭＭＩＣチップのための局部発振信号を発生させるように動作することが可能な周波数シンセサイザ基板と、
前記ミリメートル波トランシーバ基板、ＩＦ基板、および周波数シンセサイザ基板を相互接続し、それにより、ケーブルとワイヤの使用を削減する回路コンタクト部材とを有するユニット。
【請求項１４】
前記ミリメートル波トランシーバ基板、ＩＦ基板、および周波数シンセサイザ基板を含むハウジングをさらに有する、請求項１３に記載の屋外ユニット。
【請求項１５】
前記ハウジングが迅速な接続／切り離し用のアセンブリを含み、前記ハウジングが前記アンテナに迅速に接続され、切り離されることを可能にする、請求項１４に記載の屋外ユニット。
【請求項１６】
１つまたは複数の基板を分離し、通路およびＥＭＩガスケットを有するハウジング分離部材をさらに有する、請求項１４に記載の屋外ユニット。
【請求項１７】
前記周波数シンセサイザ基板が４つより少ないシンセサイザを有する、請求項１３に記載の屋外ユニット。
【請求項１８】
集積化された電源と制御回路をさらに有する、請求項１３に記載の屋外ユニット。
【請求項１９】
ミリメートル波通信用屋外ユニット用のハウジングであって、
ヒート・シンクと、
標準の屋外アンテナに装着するために構成された装着用部材と、
ミリメートル波トランシーバと通信するように構成された送信および受信の導波路ポートとを有する該ハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線屋外ユニットの分野に関し、さらに特定すると、本発明はマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）を使用するミリメートル波の無線地上屋外ユニットの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速で高データ転送速度の通信に関する増大した要求は、関連するネットワーク・インフラストラクチャへのブロードバンド・アクセスの即座の必要性を作り上げた。新たな用途はコンピュータ間の通信、ゲーム、およびビデオに基づいたサービスを含む。無線による解決策はファイバを敷設するために道路を壊すことを必要とせずに容易な配備の利点を提供する。無線による解決策はまた、顧客が追加されるとネットワークに新たな通信リンクが追加されることが可能であるので増大した柔軟性を提供する。無線による解決策はまた、光ファイバおよび配線接続による解決策と比較するとかかる費用が少ない。
【０００３】
ミリメートル波（ＭＭＷ）の周波数帯域の使用は無線リンクが最大に見積もってデジタル加入者回線（ＤＳＬ）またはケーブル・モデム、システムのデータ容量の約１０００倍を作り出すことを可能にし、低い動作周波数で利用可能なそれよりも高い帯域幅を提供する。現在、多くの地上無線システムはポイント・ツー・ポイント、ポイント・ツー・マルチポイント、ローカル・マルチポイント配信サービス（ＬＭＤＳ）および網目状アーキテクチャを使用して構築される。各々のリンクの末端は室内ユニット（ＩＤＵ）および屋外ユニット（ＯＤＵ）を含む。室内ユニットは通常ではモデムおよび電源を有する。リンクのコストの約６０％に相当する屋外ユニットは、通常ではミリメートル波の送信器と受信器または一体型トランシーバ、周波数シンセサイザ回路のような周波数源、電源、コントローラ、およびモニタ回路といったいくつかのサブアセンブリを含む。
【０００４】
様々な製造供給元が普通はこれらのサブアセンブリを製造する。屋外ユニットは、大型のハウジング内にサブアセンブリを装着し、ケーブルまたはワイヤ・ハーネスでサブアセンブリを接続することによって作製される。屋外ユニットは試験され、温度変化に基づくその動作特性が実行され、それはしばしば終了するまでに数時間かかる。
【０００５】
屋外ユニットを組み立てて試験するこの方法は費用がかかり、多くの手作業の労力を必要とし、低い動作信頼性に結び付く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、上記で言及した不都合を克服する屋外ユニットを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
都合のよいことに本発明は高速かつ高いデータ転送速度の無線通信に使用される従来式のブロードバンド屋外ユニットのサイズとコストを下げる。本発明は屋外ユニットの小さくされたサイズを有し、例えば既にあるアンテナに屋外ユニットを装着することによって屋外ユニットを既にあるハードウェア成分の中に容易に一体化させる。それは電波塔施設に容易に一体化されることが可能であり、下げられたコストを有し、ネットワークのサービス・プロバイダが顧客にさらに手頃な値段のサービスを提供することを可能にする。
【０００８】
このミリメートル波の屋外ユニットはアンテナに装着することに適しており、ヒート・シンクおよびアンテナに装着するように構成された装着部材を有する。この装着部材は送信および受信の導波路ポートを含む。ミリメートル波のトランシーバ基板がセラミック材料で形成されてハウジングの中に装着され、マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）チップを含んで送信および受信の導波路ポートと共に動作することが可能なミリメートル波トランシーバ回路を有する。
【０００９】
中間周波数（ＩＦ）基板はハウジング内に装着され、ミリメートル波トランシーバ回路と共に動作することが可能な中間周波数回路を形成する部品類を有する。周波数シンセサイザ基板がハウジングの中に装着される。コントローラ基板はハウジングの中に装着され、他の基板上の他の回路に電力と制御信号をそれぞれ供給する電力回路と制御回路を形成する表面実装型のＤＣおよび低周波数の個別素子を有する。回路連絡部材が基板間で回路を相互接続し、ケーブルとワイヤ・ハーネスの使用は最少限にされる。ハウジングが素早くアンテナに接続および切り離しされることを可能にするために、迅速接続／切り離しアセンブリがハウジングと共に作用する。
【００１０】
本発明の一態様では、迅速接続／切り離しアセンブリはスナップファスナーを含む。ハウジング分離部材がトランシーバおよびコントローラの基板それぞれを分離することが可能であり、通路、および基板上のあらゆる回路を隔絶する補助をする少なくとも１つのガスケットを有する。中間周波数回路は室内ユニットのモデムから低周波数の送信器信号を受信し、その信号を中間周波数へと高周波変換し、信号を増幅するように動作することが可能である。それはまた、ミリメートル波トランシーバ基板から中間周波数信号を受信し、室内ユニットへと送信する前にさらに低い周波数へと低周波変換する。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、ミリメートル波トランシーバ基板上に送信と受信のマイクロストリップから導波路への移行部が形成され、送信および受信の導波路ポートそれぞれと共に動作することが可能である。ハウジング部材はさらに、上に導波路ポートが形成されるカバーを有する。周波数シンセサイザ基板はフローティングの機械的取り付けされないインターフェースに装着され、相対的移動、熱膨張係数の不一致、および減少した位相跳躍を許容する。コントローラ基板はヒート・シンクに係合するように装着される。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、ミリメートル波トランシーバ基板は中間周波数基板の隣りに、端と端を接して装着される。回路接続部材はそれぞれの基板上の回路を相互接続することが可能であり、各々がクリップ受け入れ溝、基板係合表面、クリップ受け入れ溝の中に受け入れられる対向端部を有する少なくとも１つの導電性クリップ部材を含む。クリップ部材の一方の端部は１つの基板上の回路に固定され、他方の端部が別の基板上の回路との接続へとバイアスされる。トランシーバの利得および出力パワーを制御するためにマイクロコントローラがコントローラ基板上に実装され、動作可能なように少なくとも１つのＭＭＩＣチップに接続されて動作することが可能である。このマイクロコントローラは感知温度に対して応答性であることが可能である。トランシーバ基板は選択周波数帯域で動作することが可能であり、異なる周波数帯域で動作可能なトランシーバ基板との入れ換えを可能にするためにハウジングから容易に取り外すことが可能である。コントローラ基板はＰＴＦＥ複合材料から形成される。
【００１３】
本発明のその他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に照らして考慮されるとき、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ここで、本発明の好ましい実施形態が示される添付の図面をこれ以降参照しながら本発明がさらに充分に説明されるであろう。しかしながら、本発明は多くの異なる形式で具現化されることが可能であり、ここで述べられる実施形態への限定として解釈されるべきではない。そうではなく、これらの実施形態はこの開示が完全かつ完備したものになり、当業者に本発明の範囲を伝えるように供給される。全体を通じて同様の番号は同様の素子に関する。
【００１５】
都合のよいことに本発明は高速かつ高いデータ転送速度の無線通信に使用される従来式のブロードバンド屋外ユニットのサイズとコストを下げる。本発明はデジタル加入者回線（ＤＳＬ）、ケーブル・モデム、または類似した通信システムを上回って有利であり、ポイント・ツー・ポイント、ポイント・ツー・マルチポイント、ローカル・マルチポイント配信サービス（ＬＭＤＳ）および網目状アーキテクチャに使用されることが可能である。本発明は屋外ユニットのサイズを小さくし、例えば既にあるアンテナに屋外ユニットを装着することによって屋外ユニットを通信システムの既にあるハードウェア成分の中に一層容易に一体化させる。本発明の屋外ユニットはまた、電波塔施設に容易に一体化されることも可能である。屋外ユニット全体に関するコストの低下はまた、ネットワークのサービス・プロバイダが顧客にさらに手頃な値段のサービスを提供することを可能にする。
【００１６】
都合のよいことに本発明は軽量で高度に集積化され、低コストで小型の屋外ユニットを提供し、それはワイヤ・ハーネスおよびコネクタ・ケーブルの使用を限定する。本発明の屋外ユニットは、たとえ屋外ユニットが小さい全体サイズを有しても屋外ユニットが安全な温度を保って電子装置に信頼性を追加することを可能にする動的熱管理システムを有する。本発明の屋外ユニットのためのモジュール設計はまた、広い周波数範囲について単一のプラットホームの使用を可能にする。この屋外ユニットはまた、アンテナとの世界共通基準のインターフェースを組み入れることが可能であり、それがアンテナと屋外ユニットの迅速な接続および切り離しを可能にする。
【００１７】
図１は地上通信に使用される通常の従来技術による無線屋外ユニット３０を具体的に示している。例示されるように、この従来技術の屋外ユニット３０はいくつかのサブアセンブリを有し、それらは機能面で互いから分離し、個別の試験と慎重な選択を必要とし、無線地上屋外ユニット３０を形成するように組み立てられる。ハウジング筐体３１はミリメートル波（ＭＭＷ）送信器３３、ミリメートル波（ＭＭＷ）受信器３４、および大型の周波数シンセサイザ３５が上に装着される回路または他の実装基板３２を支える。中間周波数（ＩＦ）処理回路は他の回路から分離しているかまたはその一部であることが可能であり、周波数シンセサイザ、送信器、および受信器の動作を制御するように動作する。電源３６は送信器、受信器、およびシンセサイザに必要な電力を供給する。導波路フィルタ３７は動作のための適切な信号のフィルタ処理を提供する。
【００１８】
このタイプの従来技術の屋外ユニット３０では、例示されるように様々なサブアセンブリが高価なワイヤ・ハーネスおよび同軸ケーブル３８を使用して接続される。また前にも言及したように、多様な商業的製造供給元が多様なサブアセンブリを製造している。無線製造業者は多様な製造供給元からこれらのサブアセンブリを購入し、組み立ての前に個別のサブアセンブリを試験し、それらのサブアセンブリを屋外ユニットへと組み立て、組み立ての後に屋外ユニットを試験する。屋外ユニット３０は、普通は大型の環境チャンバ内で温度全体にわたって試験され、特性測定される。このタイプの屋外ユニットは、普通は９．０７２ｋｇ（２０ポンド）を超える重量であり、所望の性能および最終用途に応じてしばしば約＄５０００から約＄１００００の費用を要する。
【００１９】
図２は本発明の屋外ユニット４０の基本部品を示すハイレベル・ブロック図である。本発明の屋外ユニット４０は例示されるように送信器回路連鎖４２、受信器回路連鎖４４、および局部発振器回路連鎖４６を含む。送信器および受信器の回路連鎖４２、４４の一部を形成する中間周波数回路の部分は通常では中間周波数（ＩＦ）基板（もしくはカード）４８上に装着される。ミリメートル波トランシーバ回路は送信器、受信器、および局部発振器の回路連鎖４２、４４、４６の部分を含み、中間周波数（ＩＦ）基板（もしくはカード）４８エッジでつながっているミリメートル波（ＲＦ）トランシーバ基板（もしくはカード）５０上に装着される。周波数シンセサイザ回路５２は周波数シンセサイザ基板（もしくはカード）５４上に装着される。電源回路５６は、電源／コントローラ基板（もしくはカード）６０に装着されるマイクロプロセッサまたは他のマイクロコントローラ回路を有するレギュレータ／コントローラ回路５８と一緒に装着されることが可能である。
【００２０】
ハウジング・アセンブリ６２は、主ハウジングとヒート・シンク部材６２ａ、ハウジング中央部分６２ｂ（ハウジング分離部材）、およびカバー６２ｃがハウジング・アセンブリの主要部品を形成する図４に示されるような機能的相互動作のための様々な基板を搭載している。これらの部品はアルミニウムまたは他の類似した材料から形成されることが可能である。トランシーバ（無線周波数）基板５０およびエッジでつながった中間周波数基板４８は、形成された通路６４ａを有する分離プレート６４によって電源／コントローラ基板６０から分離される。中間周波数基板４８およびエッジでつながったトランシーバ基板５０はハウジング中央部分６２ｂに向かって装着され、ＥＭＩガスケット６６を有するハウジング中央部分６２ｂによって周波数シンセサイザ基板５２から分離される。分離プレート６４はトランシーバ基板５０を保護する延長区画６４ｂを有し、それもやはりハウジング、および中間周波数基板へのエッジ接続から容易に取り外し可能である。周波数シンセサイザ基板５２はカバー６２ｃに隣接するハウジング中央部分６２ｂの反対側によりそって装着される。ハウジング・アセンブリ６２は、組み立てられると様々な区分を一体に保つために適切な留め具場所６３へと挿入される留め具を有する。送信および受信の導波路ポート６２ｄ、６２ｅはそれぞれの無線信号を送信および受信するためにカバー６２ｃ内で位置決めされる。
【００２１】
図２のブロック図は基本的回路部品を例示しており、低周波数の送信信号が室内ユニット（ＩＤＵ）内のモデムから受信されて入出力ポート６８ａを通ってダイプレクサ６８に入る。信号はダイプレクサ６８から送信器回路連鎖４２に沿って送られ、中間周波数（ＩＦ）へと高周波変換されて増幅される。例示されるように、ダイプレクサから出る信号は混合器６９へと送られ、そこで信号は周波数シンセサイザ回路５２の一部である局部発振器７０から発生した局部発振信号と混合されることで適切な中間周波信号を形成する。バンドパス・フィルタ７１は適切なフィルタ処理によって或る一定のスプリアス信号および周波数を除去する。可変利得増幅器７２（これは微調整されることが可能である）は送信器回路連鎖４２に沿ってトランシーバ基板上の部品へと送信される信号に追加的な利得を供給する。可変利得増幅器７２から出る信号は混合器７３で別の局部発振信号と混合されることで所望の送信周波数を形成する。バンドパス・フィルタ７４が望ましくない信号とスプリアス信号をフィルタ処理して除く。送信用高利得増幅器７５がさらに送信のための信号を増幅する。導波路移行部７６は送信のための信号変換を可能にし、ループ・バック回路７７を介した分析のための信号ループもやはり可能にする。
【００２２】
受信器側では、導波路移行部７８が信号を受信し、低ノイズ増幅器７９およびバンドパス・フィルタ８０へと信号を転送して混合器８１に入れ、そこで信号は周波数シンセサイザ回路５２から発生した局部発振信号と混合されることで受信器回路連鎖４４に沿って適切な中間周波数を形成する。この中間周波信号が可変利得増幅器８２を有するＩＦ基板４８へと供給される。その信号がバンドパス・フィルタ８２ａおよび混合器８２ｂへと送られ、そこで信号は周波数シンセサイザの一部である局部発振器８３で発生した局部発振信号と混合される。混合の後、信号はダイプレクサへと転送され、そこで入出力ポート６８ａを介して室内ユニット（図示せず）へと送られる。受信信号強度表示回路８４は、受信信号の少しの部分を受け取って受信信号の強さを判定するように結合器８５によって連結される。
【００２３】
周波数シンセサイザ回路５２は、水晶発振器に位相固定されることが可能な電圧制御型発振回路を使用して必要な局部発振信号すべてを発生させる。回路５２は、局部発振信号をマルチプレクサ回路８７、および望ましくない信号とスプリアス信号を排斥するためのバンドパス・フィルタ８８へと転送する主発振回路８６を有する。スプリッタ８９はそれぞれ送信器および受信器の回路連鎖４２、４４への信号の分配を可能にする。
【００２４】
屋外ユニットは単一の同軸ケーブルを使用して室内ユニットへと接続されることが好ましく、本発明の好ましい態様では同じケーブル上で移送されるオンオフ・キーイングを使用するテレメトリ・システムを使用することが可能である。ダイプレクサ回路６８は、下記でさらに詳細に説明されるであろうが、同じ同軸ケーブル上にすべての周波数が多重化されている受信器回路連鎖４４と送信器回路連鎖４２上の中間周波信号、ＤＣ信号、および制御と命令の階調を分離する。電源回路５６は例えばＤＣ２４ボルトよりも大きい高電圧ＤＣ信号を、増幅器およびあらゆる制御回路を動作させるために必要とされる所望のさらに低レベルのＤＣ信号へと変換する。例示されたような周波数シンセサイザ回路５２および様々な発振回路は、作り出された局部発振信号をバンドパス・フィルタ８８を通して乗算回路８７へと転送し、スプリッタ８９に入れる主局部発振回路８６を含む。
【００２５】
レギュレータ／コントローラ回路５８は、制御とモニタ（Ｃ＆Ｍ）機能を供給し、かつ室内ユニットとのインターフェースとなるマイクロプロセッサのようなマイクロコントローラを含むことが可能である。マイクロコントローラ回路は、マイクロコントローラ動作を使用して向上した回路機能を有する「スマート」トランシーバ機能を可能にする。受信器回路連鎖４４および送信器回路連鎖４２は中間周波数（ＩＦ）基板（もしくはカード）４８上の中間周波数で動作することが可能である。これらの回路を形成する部品は通常ではセラミック基板上、例えば９５％もしくは９６％アルミナといったセラミック材料の上に置かれ、予め決められた中間周波数ＸＩＦで動作することが可能であり、それが室内ユニットへと転送されて受信される。トランシーバ（ＲＦ）基板もやはり同様に形成されることが可能であり、図４に例示されるようにエッジで連結される。
【００２６】
述べられたようないずれの増幅器も通常ではマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップとして形成されることが可能である。レギュレータ／コントローラ回路５８から出る利得制御信号が様々な利得増幅器のいずれの利得も制御することが可能である。受信信号強度回路８４は信号強度を判定し、受信信号の強さの指標であるＲＳＳ信号をマイクロコントローラに対して作り出すことが可能である。当然ながら、入力は下記でさらに説明される温度センサのような様々なセンサから、および／またはユーザ入力から、および／または予め規定された標準制御信号からマイクロコントローラへもやはり受信されることが可能である。マイクロコントローラは利得制御信号および増幅器ゲート・バイアス信号を出力することが可能である。
【００２７】
前に言及され、図２で示されたように、屋外ユニットは送信器回路連鎖４２、受信器回路連鎖４４、および局部発振回路連鎖４６と共に動作することが可能な信号ループ・バック回路７７もやはり含む。信号ループ・バック回路７７は混合器９０および発振器９１（周波数シンセサイザ回路５２の一部）を含む。作り出された発振信号は導波路移行部７８から受信された信号と混合器９０で混合され、局部発振回路連鎖４６内の別の出力へと結合させられる。トランシーバ基板（もしくはカード）は混合器９２、および送信器信号を検波するための信号ループ・バック回路７７の一部である検波回路９３を含み、それらがやはり結合器９４によって混合器９０へと結合させられる。検波回路９０から出る信号はまた、分析のためにマイクロコントローラへも転送され、トランシーバ機能を制御する補助となる。この回路全体はＫａバンドを含めた様々な周波数で動作することが可能である。局部発振（ＬＯ）信号がｘバンド（９〜１０ＧＨｚ）の（自由動作または位相固定型の）低コスト誘電体レゾネータ発振器（ＤＲＯ）のような発振器の出力を乗算することによって、または上向きに乗算されたＶＣＯによって作り出され得ることは理解されるはずである。温度または電圧といったセンサ回路９５から出る信号は分析、トランジスタのバイアスと他の条件の変更、およびユニット全体の動作の変更のためにレギュレータ／コントローラ５８へと転送されることが可能である。
【００２８】
マイクロコントローラはレギュレータ／コントローラ回路の中に組み入れられることが好ましく、やはりコントローラ基板６０に表表面実装されるマイクロプロセッサ回路の中に組み入れられることが好ましい。このタイプの基板は、前に言及したように、分離した「ソフト」もしくはコントローラ基板として形成されることが可能であり、いくつかのケースでは電源もやはり含むことが可能である。これらおよびその他の低周波部品は、高周波部品用のセラミック基板と比較したとき、「ソフト」基板、すなわちコントローラ基板上に実装されることが可能である。マイクロコントローラは制御とモニタの機能を提供し、室内ユニットとのインターフェースとなる。マイクロコントローラはまた、例えばその開示を全文で本明細書に参照で組み入れる「ＳＥＬＦ−ＴＵＮＥＤ  ＭＩＬＬＩＭＥＴＥＲ  ＷＡＶＥ  ＲＦ  ＴＲＡＮＳＣＥＩＶＥＲ  ＭＯＤＵＬＥ」という表題の共通して譲渡される米国特許出願番号０９／８６３，０５２号に述べられた回路機能を使用することによって、ユニット内の個々のＭＭＩＣチップを制御するために必要とされる論理知能の「スマート」を提供することが可能である。
【００２９】
温度に対して、ハウジング・アセンブリ（およびその部品）と印刷配線基板材料で異なる膨張率を有することによって通常は引き起こされる位相跳躍を減少させるために、周波数シンセサイザ基板５４はどのような留め具でハウジング・アセンブリに取り付けられることもない。それはハウジング・カバーと、分離プレートもしくは部材として形成されたハウジング中央部分６２ｂとの間で浮いていることを許容される。ハウジング・カバーおよび分離プレート上のＥＭＩガスケットはこの基板を定位置に保ち、かつ回路間で必要とされる隔たりを与えることで空中衝突を減少させるために使用されることが可能である。そのような有利な「フローティング」設計はその開示を全文で本明細書に参照で組み入れる「ＭＩＬＬＩＭＥＴＥＲ  ＷＡＶＥ  ＭＯＤＵＬＥ（ＭＭＷ）  ＦＯＲ  ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ  ＭＯＮＯＬＩＴＨＩＣ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴ（ＭＭＩＣ）」という表題の共通して譲渡される米国特許第６，４９８，５５１号に開示されている。
【００３０】
ＭＭＩＣチップを制御し、自己バイアスするために本発明によって使用するために改造されることが可能なマイクロコントローラ１１０の１つの非限定的な範例が図３を参照しながら以下で述べられる。当然ながら他の回路が設計されることは可能である。図３を参照しながら以下で述べられる回路動作は、本発明に使用されることが可能なマイクロコントローラ回路のタイプおよび達成され得る機能の１つの範例を与えるに過ぎない。図３は、使用されることが可能であって、かつ本発明で使用されることが可能なマイクロコントローラ機能を述べる目的で説明される低コスト回路の範例を具体的に示す。この回路全体は低コストの市販在庫（ＣＯＴＳ）の表面実装チップを使用して実装されることが可能である。
【００３１】
自己調節型ミリメートル波トランシーバ・モジュール１１０が示されている。モジュール１１０は、モジュールとして形成され、かつ１１２の点線で例示される無線周波数のＭＭＩＣチップ、および１１４の点線で示される表面実装型のデジタル・マイクロコントローラを含む。
【００３２】
ＭＭＩＣモジュールは複数の増幅器を含み、それはＭＭＩＣでは普通であるが説明の目的で１つの増幅器１１６だけを例示している。無線周波数信号はフィルタ１１８に入ってそれを通過し、普通のゲート、ソース、およびドレインを有する増幅器１１８に至る。無線周波数信号は増幅器１１６を通って（もしも存在すれば）他の増幅器１１６ａに入る。ＭＭＩＣチップ１１２は１つのチップ上に多数の増幅器１１６を有することが可能である。表面実装型デジタル・コントローラ１１４は不揮発性メモリ回路を有するデジタル・ポテンショメータ１２０を有する。ポテンショメータの範例はＡＤ５２３３回路を含む。ポテンショメータ１２０は約−３ボルトのバイアス電圧を扱うことが可能である。
【００３３】
３〜１２ボルトのドレイン電圧を備えたＭＡＸ４７１のような電流センサ１２２が接地、およびドレイン経由で増幅器１１６へと連結される。電流センサ１２２はＡＤ７８１２回路のような多チャンネル・サンプリングのアナログ／デジタル回路１２４へと接続される。他の電流センサが他の増幅器（図示せず）へと接続し、他のＡ／Ｄ回路１２４へと接続する。温度センサ１２６が多チャンネル・サンプリングＡ／Ｄ回路へと接続され、ＭＭＩＣモジュールの温度を測定するように動作する。マイクロプロセッサ１２８は表面実装デジタル・コントローラの一部として含まれ、動作可能なようにＥＥＰＲＯＭ１２９、および多チャンネル・サンプリングＡ／Ｄ回路１２４と不揮発性メモリ・デジタル・ポテンショメータ１２０を含めた他の他の部品へと接続される。図示されるように、ポテンショメータ１２０はＭＭＩＣ上の他の増幅器へと接続され、それぞれの増幅器に関してゲート電圧を段階的に変えることが可能であり、個々の制御を提供する。
【００３４】
やはり例示されるように、増幅器１１６から出る無線周波数信号は受動結合器１３０から接地に接続された電力モニタ・ダイオードもしくは他の検出回路１３２へと通過することが可能である。受動結合器１３０からのこの接続は多チャンネル・サンプリングＡ／Ｄ回路１２４へと送られることが可能である。
【００３５】
この回路は、ドレインによって引き抜かれる電流（Ｉｄ）で測定されるとき、および（もしも利用可能であれば）増幅器の出力部で検出回路１３２によって測定されるときに増幅器１１６がその最適動作条件に到達するまで増幅器のゲート電圧（Ｖｇ）を自動的に調節することが可能である。これは、ポテンショメータ１２０から作り出されるデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器の出力電圧を（シリアル・デジタル・インターフェースを通じて）制御することによって達成される。このＤ／Ａ変換器は不揮発性メモリを含み、現在約＄３．００未満で４チャンネルで入手可能である。
【００３６】
ゲート電圧が変えられると、増幅器１１６によって引き抜かれるドレイン電流に比例する電圧出力を電流センサ１２２が供給する。電流センサの出力は多チャンネルのシリアル・アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１２４によってデジタル化され、それはドレイン電流レベルをデジタル化する。電流レベルのワードは、例えばＥＥＰＲＯＭ１２９に含まれるような予め保存された最適の増幅器ドレイン電流レベルと比較される。最適ドレイン電流レベルに到達するまでゲート・バイアスのレベルが調節される。ＭＭＩＣチップ上で利用可能であるかまたは外部に追加されるかどちらかである検出回路が、出力電力を測定することによってドレイン電流の設定が最適レベルにあることの確認を与える。検出器出力１３２は、増幅器の出力部で予期される公称値を規定する予め保存された値と比較される。
【００３７】
ドレイン電流の調節、電流感知、および検出器出力の測定は低コストマイクロプロセッサの使用によるリアルタイムの連続調節モード、またはモジュール試験時に達成される一回設定を通じて実行されることが可能である。ＥＥＰＲＯＭ１２９は、ＲＦ回路内の様々な段での最適ドレイン電流および予期される出力といった予め設定されたチップ特性を保存するために使用されることが可能である。
【００３８】
電流測定センサ１２２はまた、回路内の各々の増幅器の診断も可能にする。電流測定回路がどのような電流の予期しない低下もしくは上昇も感知するであろう。温度センサ１２６をモニタすることによって、マイクロプロセッサ１２８は電流（Ｉｄ）の変化が温度変化もしくは故障によって引き起こされるかどうかを判定する。各々の増幅器１１６の状態はデジタル・シリアル・インターフェースを経由して報告される。
【００３９】
熱的問題が理由となってＤＣ電力消費が最重要関心事であるケースでは、増幅器が最少限の電流を引き抜くようにいずれの増幅器１１６もゲート・バイアス制御を介して調節されることが可能である。ユーザは最大温度を選択することが可能であり、ＭＭＩＣチップ内のＤＣ電力消費を制御することによってマイクロプロセッサがトランシーバをその温度以下に維持するであろう。
【００４０】
ＲＦモジュール内の利得および出力電力を制御する慣習的な方法は送信器回路連鎖の中に能動アッテネータを使用することであった。この連鎖のいずれの増幅器も電力を消費するであろうからこれは効果的ではない。デジタル・ポテンショメータ１２０を使用することによって、各増幅器の利得と出力電力は個別もしくはグループで制御されることが可能である。本発明は、各増幅器の後段に能動アッテネータを追加することなくモジュールが利得と出力電力にわたって無限の制御を有することを可能にし、その結果、コストを下げ、不必要なＤＣ電力消費を除外する。
【００４１】
増幅器出力電力のいくらか（１５から２０ｄＢ）を受動結合器１３０に結合させることにより、電力モニタ・ダイオードおよび検出回路１３２を通じてＲＦ電力感知が達成されることが可能である。結合器の出力がダイオード１３２ａによって感知される。ダイオード１３２ａの出力は増幅され、シリアルＡ／Ｄ変換器を介してデジタル化される。
【００４２】
デジタル・ポテンショメータ１２０、各増幅器用の電流センサ１２２、および温度センサ１２６は、モジュールがその利得を温度変化の関数として自己調節することを可能にする。これは、モジュール温度が変化するときの各増幅器からの予め設定される電流引き抜きを一定に保つことによって達成される。本発明でもって、モジュールの利得と出力電力は高精度で制御されることが可能である。
【００４３】
送信器、受信器（さらに局部発振器）の回路連鎖のあらゆる段でモジュールの利得をプログラムするユーザの能力は、回路設計を変更することなく送信ノイズ指数（ＮＦ）対混変調レベルといった両立しない主要性能への柔軟性を提供する。リアルタイムの個々のチップの制御はまた、高い変調度の通信のための線形モードのようにユーザが所望の条件で操作することを可能にする。
【００４４】
この記載の自己最適化技術が混合器、乗算器、およびアッテネータのようなＭＭＩＣチップを備えた異なる装置にもやはり使用され得ることは理解されるはずである。ピンチオフさせる（最大の負ゲート電圧）ことによって、送信連鎖内のすべての増幅器は設定時の安全上の理由から高度に減衰させられる（５０ｄＢ以上）ことが可能である。本発明は追加のスイッチまたはハードウェアを必要としない。
【００４５】
上述したようなマイクロプロセッサ１２８およびチップ制御回路の使用は、述べられたような屋外ユニットといった特定の用途に関して顧客が望む機能だけを製造業者が有効化することを可能にする。ハードウェアは同一であり得るけれども、機能はソフトウェアによって制御されることが可能である。これは、無線のポイント・ツー・ポイント、ポイント・ツー・マルチポイント、または極めて小型の動作端末すら含めた多くの異なる用途に同じモジュールまたは基板（もしくはカード）、あるいはその他の装置を使用する柔軟性を許容する。付け加えると、マイクロプロセッサおよび標準的なインターフェースの使用は現場での装置のプログラム可能性およびソフトウェアのアップグレードを、それらを取り外すことなく可能にする。
【００４６】
マイクロコントローラ１１４、それに付随するマイクロプロセッサ１２８、およびオンボードのＥＥＰＲＯＭ１２９の使用は様々な機能の補正および調整を可能にする。この特定して述べられた機能で、限定はされないが補正は（ａ）温度全体にわたる利得変更、（ｂ）温度と周波数の関数としての電力モニタ回路の直線化、（ｃ）周波数の関数としての利得の等化、および（ｄ）周波数と温度の関数としての電力減衰の直線化を含むことが可能である。装置の中の能動デバイスの各々を制御するためのマイクロプロセッサ１２８の使用、および補正因子を保存するためのＥＥＰＲＯＭ１２９の使用は高度の柔軟性を可能にし、モジュールもしくは他の装置が高い精度と性能で動作することを可能にする。モジュールの特性データ（利得、電力、ノイズ指数）は試験中に温度および周波数全体にわたって収集される。補正因子は試験ステーションによって自動的に計算され、ＥＥＰＲＯＭ１２９内に保存される。正常なモジュールもしくは他の装置の動作中に所望の性能を提供するために補正因子が使用される。
【００４７】
本発明の中のマイクロコントローラは、限定はされないが温度、送信器出力電力、送信器の利得、および受信信号強度（ＲＳＳ）を含めた様々な動作状態を感知することが可能である。これらの信号および場合によって室内ユニットから送られる情報に基づいて、マイクロコントローラは自発的に、かつ連続的にトランシーバの利得と出力電力を調節することですべての温度および気象条件にわたって所望の性能を維持することが可能である。
【００４８】
トランシーバ（ＲＦ）基板５０上で使用されるマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップは好ましいセラミック基板上に実装されること、および従来式の表面実装方法によって実装されることが可能である。セラミック基板はミリメートル波（ＭＭＷ）ＲＦ回路用に使用されることが可能であり、その一方でコントローラ（ソフト）基板６０はマイクロコントローラ、およびすべてのＤＣおよび低周波信号部品を実装することが可能である。ＭＭＩＣチップは、その開示を全文で本明細書に参照で組み入れる「ＭＩＬＬＩＭＥＴＥＲ  ＷＡＶＥ（ＭＭＷ）  ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＴＲＡＮＳＣＥＩＶＥＲ  ＭＯＤＵＬＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＳＡＭＥ」という表題の共通して譲渡される米国特許出願番号１０／０９１，３８２号に述べられているような技術によってセラミック基板に直接取り付けられることが可能である。
【００４９】
コントローラもしくは「ソフト」基板６０は様々な表面実装部品および関連するその他の回路部品を含むことが可能であり、動作可能なように、コントローラ基板とトランシーバ基板のようないずれかの「ソフト」基板とセラミック基板の間で回路を接続するために使用される様々な同軸コネクタおよび他の接触コネクタに接続されることが可能である。
【００５０】
図４に示されるように、カバー６２ｃは、様々な回路接続構造および技術を使用して動作可能なように様々なＭＭＩＣチップに接続される送信および受信の導波路ポート６２ｄ、６２ｅを有する。コントローラもしくは「ソフト」基板６０は様々な表面実装部品および関連回路部品を含むことが可能であり、動作可能なように同軸コネクタに接続されることが可能であり、コントローラもしくは「ソフト」基板６０上の様々な回路をトランシーバＲＦ基板５０および考え得る場合に中間周波数ＩＦ基板４８と接続するために以下で述べられるであろうが接触コネクタを使用する。
【００５１】
‘３８２号出願は従来技術の「チップ・アンド・ワイヤ」加工技術を上回る改善を開示しており、それは本発明で使用されることが可能である。ミリメートル波（ＭＭＷ）無線周波数トランシーバ・モジュールは基板を有する。複数のマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップはこの基板によって支持され、一態様では受信器区画、局部発振器区画、および送信器区画で配列される。この基板上に複数のフィルタおよび無線周波数相互接続が形成され、受信器、局部発振器、および送信器の区画と一緒に動作し、かつ／またはそれらを接続する。複数の電気的相互接続が受信器、局部発振器、および送信器の区画と一緒に動作し、かつ／またはそれらを接続する。
【００５２】
図５〜８は回路と基板構造、および本発明で使用されることが可能なＭＭＩＣチップを含めた機能性回路部品の間の相互接続のタイプの非限定的な範例を具体的に示す。当然ながら、他の回路構造および設計が使用されることが可能である。
【００５３】
図５に例示されるように、複数のマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップ２５２は、セラミック基板、例えばアルミナ基板として形成されることが好ましい基板２４８によって支持され、受信器回路２５４、局部発振器回路２５６、および送信器回路２５８で配列される。この基板上に複数のフィルタ２５９および無線周波数相互接続が形成され、受信器、局部発振器、および送信器の回路２５４、２５６、２５８と一緒に動作し、かつ／またはそれらを接続する。いずれのフィルタ２５９および無線周波数相互接続２６０（図６）も低温同時焼成セラミック技術のような厚膜処理技術によって、当業者に知られている方法を使用して形成されることが好ましく、最上部回路２６１（図６）の一部である。複数の電気的相互接続は受信器、局部発振器、および送信器の回路２５４、２５６、２５８と一緒に動作し、かつ／またはそれらを接続する。本発明の一態様では、電気的相互接続は当業者に知られているような（所望であれば厚膜技術を含めた）印刷技術を使用して回路２６１（図６）の一部として基板上に印刷される。
【００５４】
この実施形態は図５に一枚のセラミック基板２４８でもって示されており、その最上層はＭＭＩＣチップ、および厚膜処理技術および／または他の技術によって上に印刷されたＲＦ相互接続（回路）２６０（図６）を有する。底層はセラミック基板の他方の側に形成された無線周波数および接地の層２６２を含む。ＲＦ相互接続（回路）と関連する電気的相互接続（回路）は通常では図６の回路２６１によって示されるように最上部に印刷される。
【００５５】
本発明の別の態様では、接地電位ビア２６４の少なくとも１本の列がこの基板の中に形成され、基板上に形成された少なくとも受信器回路と送信器回路２５４、２５８の間の分離を与える。ビア２６４は基板の最上部分から基板を貫通して無線周波数および接地の層２６２へと延びる。接地電位ビア２６４はトランシーバ・モジュール内で送信器連鎖と受信器連鎖の間に７０デシベルを超える高い分離を与える。ビア２６４は通常では約１／４波長の間隔を設けられ、ビアの密度は分離度の必要条件に基づいて調節されることが可能である。さらに低い分離度が許容される領域では、接地電位ビア２６４の一列が約０．４波長間隔を置かれることが可能である。さらに高い分離度が必要とされる領域では、並べられた第２のビアの列が使用されることが可能である。
【００５６】
本発明の別の態様では、一枚のセラミック基板２４８は約９０％から約１００％のアルミナで形成されることが可能であり、好ましい実施形態では約９５％または９６％のアルミナである。基板２４８は、本発明の一態様では約０．１２７ｍｍ（５ミル）から約０．５０８ｍｍ（２０ミル）の厚さ、好ましくは約０．２５４〜０．３８１ｍｍ（１０〜１５ミル）の厚さの範囲で多様な厚さを有することが可能である。
【００５７】
図５に示されるように、セラミック基板の上面に高周波キャパシタ２６６が埋め込まれることが可能である。埋め込みキャパシタは、高周波ＭＭＩＣチップで使用される従来式で普通は高コストの金属板キャパシタの必要性を除外する。キャパシタ誘電体材料に抵抗材料を加えてキャパシタの共振周波数を最適化することが可能である。埋め込みキャパシタの値が発振を防止することに不充分である用途に関すると、表面実装（ＳＭＴ）キャパシタがエポキシでセラミック基板に接着されることもやはり可能である。
【００５８】
熱的ヒート・シンク（または考えられる場合ではＲＦ）のビア２６８が形成されることもやはり可能であり、それらは適切な電気的性能および向上した熱伝導度を達成するために図５および６に示されるようにＭＭＩＣチップの下で導電性材料で充填される。これらのビア２６８はＭＭＩＣチップから無線周波数および接着型の接地層２６２へと延びる。もしもＭＭＩＣチップがなおも過剰の熱を発生する場合、底板の一部であることが可能で熱膨張係数の一致した担体もしくはヒート・シンクへのＭＭＩＣチップの直接取り付けを可能にするためにレーザ・カッターから形成されるような切り抜き２７０がセラミック基板内に作製されることが可能である。
【００５９】
図７は、セラミック基板２４８が無線周波数の接地層２７２を有する実施形態を具体的に示す。ＤＣ回路層２７４および接着型接地層２７６は例示されるように２層の誘電体層２７８によってセラミック基板から隔てられる。無線周波数ビア２８０は動作可能なように無線周波数回路２６１から無線周波数の接地層２７２へと接続される。ＤＣビア２８２は動作可能なように基板の上面の埋め込みキャパシタ２６６からＤＣ回路の層２７４へと接続される。熱的ビア２６８は動作可能なようにＭＭＩＣチップ２５２からセラミック基板２４８および２層の誘電体層２７８を通って接着型接地層２７６へと接続される。
【００６０】
図５はまた、ＲＦ回路２６１の一部として形成された５０オームのマイクロストリップ・ライン２８６、および電気的相互接続（回路）として形成されたＤＣ信号トレース・ライン２８８も例示している。送信器および受信器の区画２５４、２５８は、受信器および送信器の回路の一部として５０オームのマイクロストリップ・ラインとＤＣ信号トレースによって様々なＭＭＩＣチップへと動作可能なように接続されるＤＣおよび中間周波数の接続パッド２９０を有する。
【００６１】
いくつかの例では、分離プレート６４、ハウジング／ヒート・シンク６２ａ、中央部分６４ａ、またはカバー６２ｃといったいずれの選択されたハウジング区画も電磁干渉（ＥＭＩ）ガスケットを含むことが可能であり、このガスケットはセラミック基板（または他の基板）の上およびＭＭＩＣチップの周囲に配置され、ハウジング・アセンブリが固定されるときにセラミック基板によって支えられる。図５に示されたセラミック基板２４８は電磁干渉接地接触ストリップ２９５もやはり有し、それがいずれの送信器、受信器、および局部発振器の回路２５８、２５４、２５６も取り囲み、ハウジング・アセンブリが固定されるときに干渉ガスケットに係合する。
【００６２】
図５に例示されるように、送信器、受信器、および局部発振器の回路２５８、２５４、２５６は、隔離を促進し、かつ発振を削減するために実質的に互いから分離されて形成される。ハウジング・アセンブリ６２のいずれの部分も、例えば通路６４ａを有する分離プレート６４で示されるような形成された無線周波数通路を含むことが可能である。電磁干渉ガスケットはいずれの無線周波数通路の周囲にも含まれることが可能であり、それにより、ハウジングの組み立てが完了するとガスケットが受信器、送信器、および局部発振器の回路の周囲に受け入れられて装着される。隔離を向上させるため、ハウジング・アセンブリ６２の一部の中に装着される無線周波数通路／エコー吸収材料を含むこともやはり可能である。
【００６３】
無線周波数モジュールのレイアウトは高度の隔離を提供し、かつ考え得る発振を防止するように複数区画に通路形成されることが可能である。隔離を向上させるために主要な領域に通路の縮径が使用されることが可能である。図５に示されるように、送信器、受信器、および局部発振器の回路２５８、２５４、２５６は前述したように相対的に直線的かつ幅狭く形成され、互いから実質的に分離されて配置される。これは高利得の増幅器カスケード接続用途で特に応用可能である。
【００６４】
中間周波数、無線周波数、およびＤＣの接続はセラミック基板に信号を出し入れすることを可能にする。ＤＣおよび中間周波数の信号は、その開示を全文で本明細書に参照で組み入れる２００２年７月２２日提出の共通して譲渡される米国特許出願番号１０／２００，５１７号の図９〜１３に示される高周波用自己調節型の超小型同軸コネクタ（ＳＭＡ）のような圧力接触コネクタを使用してセラミック基板に出し入れされることが可能である。
【００６５】
無線周波数信号は送信器および受信器の回路連鎖４２、４４用の図２の導波路移行部７６、７８に対応し得る広帯域で低損失のマイクロストリップから導波路への移行部３１０（図８）を使用してセラミック基板上のマイクロストリップのような信号トレースに出し入れされることが可能であり、そこでは移行部を導入するためにセラミック基板に切り込みが必要とされることはない。図８および９に示されるように、移行部３１０はチャンネル壁接地層３１２を上に形成されたチャンネルもしくはバックショート３１１、および接地・ビア３１４を有する。狭くなったチャンネル幅の給電部３１６はマイクロストリップのプローブ区画３１８および一対の素子として例示された同調区画３２０と共に動作する。
【００６６】
図９は移行部３１０の断片的断面図を例示しており、バックショート３１１を有するセラミック基板２４８を示しており、プローブ区画３１８の一部である形成された金属区画３１８ａおよび導波路開始部３１８ｂを含む。厚膜処理技術から形成されるような盛り上がり区画が本構造に使用されることが可能である。本発明の一態様では、バックショートの深さは基板に使用されるいずれかの材料の誘電定数を含めた多くの事物の関数、およびシステムが達成する帯域幅の関数であることが可能である。バックショートは通常では約０．６３５〜１．５２４ｍｍ（２５〜６０ミル）の深さの範囲にあることが可能である。例示されたような隔離用ビアは移行部内で助力する。組み立てを容易にし、かつ全体的コストを下げるためにバックショートは基板の両側に形成されることが可能である。もしもエネルギーが導波路まで伝搬される場合、バックショートはセラミック基板の底の部分に設置されるであろう。例示された他の部品はレギュレータ・コントローラ基板、ＤＣコネクタ、および必要とされるその他の部品を含むことが可能である。
【００６７】
本発明では、低周波部品は従来式の表面実装法を使用してコントローラもしくは「ソフト」基板６０に組み込まれる。コントローラもしくは「ソフト」基板６０はＲｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎで製造されるＲｏｇｅｒｓ基板で形成されることが可能である。ＩＦ基板４８またはＲＦバンド５０を形成するセラミック基板と低周波のコントローラもしくは「ソフト」基板６０との間に無ハンダ接触コネクタが配置されることが可能である。本発明で使用されることが可能なコネクタの範例のタイプは図１０および１１に示され、その開示を全文で本明細書に参照で組み入れる共通して譲渡される米国特許出願番号１０／２２４，６２２号に述べられている。
【００６８】
図１０は本発明に使用され得るようなセラミック基板とコントローラもしくは「ソフト」基板との間の無ハンダ接続を可能にするであろう表面実装型圧力接触コネクタ４１０の一部分を例示している。
【００６９】
図１０の断片的、部分的断面図に示されるように、コネクタ４１０は、それぞれ本発明のセラミックおよびコントローラ（もしくは「ソフト」）基板であることが可能な基板４１２、４１４を接続すること、およびコントローラ基板上のマイクロコントローラおよびセラミック基板上のＭＭＩＣチップといった回路を接続することが可能である。コネクタ４１０は、クリップ受け入れ溝４１８（ピン受け入れ溝とも称される）を有するハウジング部材４１６、およびセラミック基板４１２に向けて配置される回路基板係合用表面４２０を有する。
【００７０】
３つのハウジング部材４１６が互いに隣接して示されている図１１に例示されるように、各々のハウジング部材４１６は３つのクリップ受け入れ溝４１８を有することが可能である。ハウジング部材４１６はプラスティックで形成されることが好ましく、実質的に長方形に構成され、基板の平坦表面に向けてうつ伏せになった実質的に平坦な回路基板係合用表面を有する。各々のクリップ受け入れ溝４１８は長方形の切り抜きとして形成され、図１０に示されるように導電性のクリップ部材４２４を係合するための段部４２２を有する。
【００７１】
各々のクリップ部材４２４は図１０に示されるように実質的にＶ字型である。クリップ部材４２４は小さく、その小さく、バネ状かつピン状の容積が「ピン」接続を為すことが理由でピンとも称されることが可能である。各々のクリップ部材４２４は第１の脚部材４３０および基板４１２に係合する端部を有する。この端部は下に落ちる段部４３０ａを有し、それが基板４１２上の回路のトレースまたは他の回路にハンダ付けされる。第１の脚部材４３０の上側部分はクリップ受け入れ溝４１８の中に受け入れられる。第２の脚部材４３２は基板４１４に向かってバネ偏向される端部を有する。第２の脚部材４３２は屈曲した接触端部４３２ａを有し、それが偏向状態で基板上の回路もしくはトレースに係合するための「ピン」接触もしくはバネ接触と称され得るものを形成する。脚部材４３２はクリップ受け入れ溝の段部４２２に係合することで段部に対するクリップ部材の偏向力もしくは「バネ作用」を維持し、その一方で基板４１４に対する偏向力もやはり維持し、それにより、第２の脚部材の屈曲端部によって達成される圧力接触が基板４１４上の回路、トレース、または他の接続点に係合する。基板はクリップ部材４２４によって形成されるコネクタ「ピン」と位置合わせされる金属パッドを有することが可能である。
【００７２】
図２に示されたようにいくつかのコネクタ４１０が接続システム４３８を形成する本発明の一態様では、中央のクリップ部材は当業者に知られている共通する５０オームのインピーダンスの無線周波数信号ラインのような無線周波数信号ライン４４０を相互接続する。隣接するクリップ部材４２４（もしくはピン）は無線周波数信号ライン４４０に対向する側に位置する接地電位ライン４４２を相互接続する。片側につき１つの接地電位ピンだけが示されているが、隔離を向上させ、反射損失を改善するために接地電位ピンの数は変えられることが可能である。他の隣接クリップ部材４２４（ピン）はＤＣおよび信号のライン４４４を接続する。したがって、コネクタ４１０を使用するコネクタ・システム４３８はバネ状ピン接続を形成するクリップ部材を介して高周波信号だけでなく接地接続およびＤＣ信号もやはり１つの基板４１２から他の基板４１４へと移送することが可能である。
【００７３】
本発明の一態様では、クリップ部材（もしくはピン）間の間隔は約１．０１６ｍｍ（４０ミル）であり、ＤＣ信号が同じコネクタ内の他のクリップ部材上で搬送されることが可能である。
【００７４】
通常では、図４に例示された様々な基板は留め具を用いずに相互に上に積層されるが、しかし例示されたようにハウジング中央部分を含めた分離プレートもしくは部材を使用する。様々なハウジング・アセンブリ部品はアルミニウムから形成されることが可能である。各々の基板内の個々の回路は、コントローラ基板６０の隣りの例示された分離プレート６４のような分離プレートおよびハウジング中央部分６２ｂに取り付けられるＥＭＩガスケットを使用して隔離されることが可能である。接触コネクタで使用するためにプレートもしくは中央部分に様々な切り抜きが形成される。基板積層化のこの方法はどのようなコスト高のワイヤ・ハーネスおよび同軸ケーブルの必要性も除外し、いずれの回路に必要となる空間の量も削減する。基板が互いに近接して置かれるので、相互接続損失が削減され、したがってさらに少ない回路しか必要としない。
【００７５】
屋外ユニットに関する機械的パッケージのサイズがさらに小さくなるので、熱管理に関する必要条件が一層厳密になる。熱的考慮事項を管理するために本発明はマイクロコントローラおよび３つの主要な技術を使用する。回路設計の改善が少ない部品数を可能にするので本発明は全体の部品数を少なくする。本発明はまた、例えば例示されたようなハウジングとヒート・シンク部材６２ａを使用することによってすべての熱部品のための適切な放熱も提供する。適切な熱伝導を確実化するために電源はハウジング／ヒート・シンク６２ａに最も近い基板上に装着されることが好ましい。
【００７６】
本発明では、周波数シンセサイザ基板（もしくはカード）５４は配線印刷基板を使用することが可能であり、Ｒｏｇｅｒｓ基板のようなソフト基板材料で作製されることが可能である。電圧制御型発振器、位相ロックループ、フィルタ、および乗算器を含めた設計の各々の部分は、望ましくない信号と刺激の基板の１つの領域から隣りの領域への伝搬を供給する図５に例示されるようにスルーホール型ビアの使用を通じて基板上で隔離されることが可能である。隔離はハウジング・カバーの中に隔離された領域を作り出すことによってさらに改善されることが可能である。ハウジング・カバー６２ｃおよび（分離プレートとして機能する）中央部分に取り付けられるＥＭＩガスケットは図４に示されるように各々の隔離領域を取り囲むことが可能である。ＥＭＩガスケットは通常では基板上の隔離用ビアの上に直接着くことが可能である。これは、低い位相ノイズを達成してスプリアスおよび調波信号の無い周波数シンセサイザ出力を保つことに決定的な意味を持つであろう。
【００７７】
本発明はまた、コントローラ基板上に実装されるオンボードのマイクロコントローラによって制御される動的熱管理処理を使用する。このマイクロコントローラは温度センサまたは他のセンサを使用してユニット温度をモニタし、前述したように所望の送信器出力電力に関して消費電力の量を最少限にするために、例えば図３のそれに類似した回路を使用していずれの必要な無線周波数増幅器のゲート・バイアスも調節する。
【００７８】
本発明の屋外ユニット４０は広範な動作周波数範囲について単一のプラットホーム・アーキテクチャを使用することを可能にする。無線周波数（トランシーバ）回路基板５０と周波数シンセサイザ回路基板５４を変えることによって、多様な周波数帯域が送信および受信されることが可能である。信号が共通の中間周波数へと高周波変換および低周波変換されるので、ハウジング・アセンブリ６２および中間周波数基板４８は１７ＧＨｚから６０ＧＨｚの全周波数で共通である。当然ながら、ハウジング・カバー６２ｃの導波路開口６２ｄ、６２ｅは、選択されてハウジング・アセンブリの中に挿入される基板によって達成される所望の動作周波数に応じてサイズが変わるであろう。中間周波数基板４８がハウジング中央部分６２ｂと通路を備えた分離プレート６４との間でハウジング・アセンブリの中央に置かれることは明らかである。
【００７９】
屋外ユニットのコンパクトなサイズは軽量設計もやはり可能にし、図１２に示されるような迅速な接続／切り離しシステムを可能にする、アンテナ９６を備えた世界的標準のインターフェースの使用を可能にする。アンテナを備えたこのインターフェースは単純なプラグ・アンド・プレーのシステムであることが可能であり、図５に示されるようなスナップファスナー９６ａを使用し、環状および円形の基礎装着プレート９６ｂ、９６ｃがアンテナに接続される。送信器および受信器の導波路ポート６２ｄ、６２ｅはアンテナとの適切な動作のためにアンテナの様々な信号受信および送信の部分と共に動作する。
【００８０】
本発明の一態様では、屋外ユニットと室内ユニットとの間の遠隔操作は、下記で述べられるであろうが送信器の中間周波数、受信器の中間周波数、およびＤＣ信号と同じケーブル上で移送されるオンオフキーイングの仕組みを使用して達成されることが可能である。
【００８１】
実用上の理由で、高周波の電子装置をマイクロ波アンテナに極端に近づけて配置することはマイクロ波通信機器では普通である。アンテナは殆どの場合屋外に装着されるので、それと共に配置される電子機器のパッケージは概して「屋外ユニット」もしくは「ＯＤＵ」と称される。送信もしくは受信される信号は概して、低価格の同軸ケーブル上で一層容易に長距離にわたって伝送される「中間周波数」もしくは「ＩＦ」から変換されるかまたは中間周波数へと変換される。このケーブルはときには「ＩＦケーブル」と呼ばれる。
【００８２】
ＩＦケーブルは通常では保護された場所に設置された変調用および／または復調用機器へと接続される。この機器のパッケージはしばしば「室内ユニット」もしくは「ＩＤＵ」と呼ばれる。もしもＩＤＵとＯＤＵとの間で制御信号が伝送されるならば、それらは（設置のコストを上げる）別々のワイヤ上で搬送されるか、あるいは大きな技術的課題を有するが「ペイロード・データ」と共にＩＦケーブル上に多重化されるかのどちらかである。ＩＦケーブルに制御信号を多重化するための既にある技術は導入に高いコストがかかるかまたは本発明がサポートするように設計したシステムのデータ速度の必要条件に対応することが不可能であるかのどちらかである。
【００８３】
本発明は、干渉を伴なわずに複雑なデジタル・データ信号を高い周波数のＩＦ信号と同じケーブルの上に多重化するための新規性があって優れた方法を提供する。それはわずかな追加的低コスト部品を伴なって、普通は多くのマイクロコントローラおよびマイクロプロセッサの中に作り込まれるインターフェースのハードウェアを使用して容易に実行されることが可能である。
【００８４】
多くの室内ユニットおよび屋外ユニットの動作と同様に、一方の装置（例えばＩＤＵ）から他方（例えばＯＤＵ）へと送られるデータは伝送のためにエンコーダ５００（図１３）によって符号化される。結果的に生じた記号は信号発生器５０４によって作り出される単調な搬送波を（変調器５０２によって）変調するために使用される。搬送波周波数はしばしば、同じ配線路上の他の信号と干渉を生じないように選択される。受信側では、復調器５０６で信号が復調され、記号が回収されてデコーダ５０８で解読され、本来のデータを回収するために使用される。この構造は従来技術に見受けられる多くのＲＦ変調デジタル通信システムに共通している。
【００８５】
本発明は独特の方式で、さらに高い周波数スペクトルの存在時に無侵襲通信リンクを追加する。ハードウェアのサイズが常に小型化される業界では、通信用ハードウェア間の接続を必要とする多くの信号がある。ますます、すべてのハードウェアおよび適切な配線接続にとって充分な物理的スペースが無くなりつつある。また、必要なハードウェア接続を網羅するためのコストおよび予算は大き過ぎるであろう。本発明は変調され、全二重の連続的な通信データをさらに高い周波数のＩＦデータ・スペクトルと同じ物理的同軸ケーブル上にトランスペアレンシの状態で結合させる。本発明の恩典は物理的インターフェースを削減し、その結果、さらに低いコストと機械的複雑さにつながる。
【００８６】
限定はされないがマイクロ波地上リンクおよびＶＳＡＴ端末のような衛生通信端末を含めた無線通信の用途では、図１２の範例に示されるようにＲＦ送信周波数のハードウェアは屋外のアンテナ９６に直接装着されることが望ましい。屋外アンテナ９６自体はタワーに装着されることが可能である。モデム、ベースバンド、およびＩＦのハードウェアは、設置、保守管理、および環境的制約が理由となって通常では別の第２の場所に配置される。このハードウェアからアンテナの上もしくは近辺に配置されたＲＦ送信ハードウェアへと物理的接続が為されなければならない。ＲＦユニットはＤＣ電力、ＩＦの送信および受信通信データ、および制御信号を供給されることで適切に機能する。本発明のテレメトリ回路はコストと機械的複雑さを割り引きながら１つの物理的接続全体にわたってこれらの機能を達成する。
【００８７】
本発明に使用されることが可能な通信用オーバーレイ・システムは５つの主要な部分、すなわちマルチプレクサ、デマルチプレクサ、伝送ケーブル、シリアルデータ変調器、およびシリアルデータ復調器を有すると考えられることが可能である。図１４はこれらのシステムがどのように相互接続されるかを示す範例のシステムのブロック図である。
【００８８】
例示されるように、モデム／中間周波数（ＩＦ）ユニット５１０が左側に示され、中間周波数／無線周波数（ＲＦ）ユニット５１１が右側に示されている。各々のユニットがマルチプレクサ／デマルチプレクサ回路５１２、５１３およびそれらの間のケーブル・インターフェース５１４を有する。当然ながら、２つのユニットは本発明の適切な室内ユニットと屋外ユニットに相当する。例示されたような回路は本発明のダイプレクサ回路内に含まれることが可能である。モデム／ＩＦユニットはマルチプレクサ／デマルチプレクサ５１２を介して中間周波数スペクトルを伴なって動作するモデム／ＩＦ通信回路５１５を有する。マイクロコントローラの万能非同期送受信器（ＵＡＲＴ）回路５１６へのシリアルデータ入力部はバンドパス・フィルタ／包絡線検波回路５１７と共に動作する。「ＡＮＤ」ゲート５１８のような論理回路が万能非同期送受信器のモニタと制御用（Ｍ＆Ｃ）データ出力回路５１９、および第１の変調周波数−Ａ−で動作する局部発振回路５２０と共に動作する。ＤＣ電力回路５２１が様々な部品にＤＣ電力を供給する。
【００８９】
中間周波数／無線周波数ユニット５１１はまた、中間周波数スペクトルでマルチプレクサ／デマルチプレクサ回路５１３と共に動作する中間周波数／無線周波数通信回路５２２も有する。マイクロコントローラの万能非同期送受信器回路５２３へのシリアルデータ入力部はバンドパス・フィルタ／包絡線検波回路５２４からデータを受け取るように動作する。他のユニットのように、ＤＣ電力回路５２５が付随する部品に電力を供給する。万能非同期送受信器のモニタと制御用（Ｍ＆Ｃ）データ出力回路５２６は、局部発振器５２７から第２の変調周波数−Ｂ−で局部発振信号もやはり受け取る「ＡＮＤ」論理回路５２７へとデータを転送する。
【００９０】
２つのユニット５１０、５１１の各々は全二重のシリアル通信の仕組み、およびシリアル通信とそれぞれのモジュール各々の制御データ出力によって効果的にクロック供給されるそれぞれの低周波発振器５２０、５２７を使用することが可能である。各々のモジュールはまた、ＵＡＲＴシリアル通信能力を備えたマイクロプロセッサとマイクロコントローラも有する。回路５１９、５２６から入る変調されたモニタと制御用（Ｍ＆Ｃ）の信号がマルチプレクサ／デマルチプレクサ回路５１２、５１３のデマルチプレクサ回路部分で取り出されて狭フィルタに入れられ、マイクロプロセッサのＵＡＲＴの用の入力の制御信号および通信信号を復調するための包絡線検波回路に引き継がれる。これらの周波数は互いおよびＩＦスペクトルと多重化され、互いに関してトランスペアレンシで動作することを確実化するために下記で述べられる方法に従ってフィルタ処理される。
【００９１】
図１５はマルチプレクサ／デマルチプレクサ回路の設計に使用されることが可能な概略の回路の範例を示している。この回路の設計はこの周波数多重化されたシステムのトランスペアレンシに決定的意味を有することが可能である。ローパス・フィルタ処理によって最初にＤＣと低周波が物理的ケーブルから取り出される。その後、送信および受信のＩＦ信号のうちのさらに高い周波数スペクトルが個々にフィルタで取り出され、それぞれの部品ハードウェアへと送られる。低い方の周波数信号は受信包絡線検波器の狭フィルタへと供給される。このフィルタは、受信データのビット・ストリームマイクロプロセッサのＵＡＲＴへと送る前に、あらゆるノイズおよび送信のモニタと制御用（Ｍ＆Ｃ）周波数トーンを含めた不要な信号を排斥するであろう。
【００９２】
本発明で使用されることが可能な変調器／復調器回路の範例が図１７（変調器）、図１９（復調器、能動フィルタ設計）、および図２０（復調器、包絡線検波器）に示されており、室内と屋外のユニットの間の通信を提供する。テレメトリ信号は、この範例では、オンオフキーイングで変調されたトーンであることが好ましい。非限定的な範例のアップリンクの周波数は約４．０ＭＨｚであることが可能であり、非限定的な範例のダウンリンクの周波数は約５ＭＨｚであることが可能である。
【００９３】
前に言及したように、図１５に示された回路は入力と出力を単一のケーブル上に多重化する機能を実行する。広い帯域幅の情報がＩＦ（中間周波数）信号上で搬送され、Ｃ１で形成される単純なハイパス回路、インピーダンス整合パッド（Ｒ１〜Ｒ３）、および性能調整素子の代替物であるＣ２を通して伝搬させられる。素子Ｌ１、Ｌ２、およびＣ４で形成されるローパス・フィルタによってＩＦ信号はテレメトリおよび電源信号から隔離される。電源入力（ＤＣ）はＬ６によってテレメトリ信号から分離される。屋外ユニットから室内ユニットに入るテレメトリはＣ３を通じて結合される。室内ユニットから屋外ユニットに入るテレメトリはＬ３〜Ｌ５およびＣ４〜Ｃ６で形成されたバンドパス・フィルタを通じてフィルタ処理され、これが屋外ユニットから室内ユニットに入るテレメトリに関して約１２から１５ｄＢの排斥を提供する。
【００９４】
本発明の符号化と変調は、単一のオンオフキーイングされた搬送波を使用する変調ＲＦ通信への短距離ベースバンド通信用に開発された非同期符号化規格に当てはまる。ＲＦ用途のための既にある技術はさらに洗練された（それにより、導入がさらに高価である）符号化技術を使用するか、あるいは多周波変調または位相偏移キーイングといったさらに複雑（かつ高価な）変調技術を使用するかのどちらかである。
【００９５】
前に言及したように、本回路は２つの部分、すなわちエンコーダ／デコーダおよび変調器／復調器へと概して編成されることが可能である。エンコーダは「ペイロード」データを取り込み、正確に送信することに役立つ特別な情報をそれに追加する。符号化されたデータの基本単位は論理的「記号」である。多様な符号化の仕組みがそれらの記号セットの中で多様な数の記号を使用する。各々の記号はいくつかのビットの未加工データ、あるいは１ビット未満の未加工データを表わすことが可能である。
【００９６】
セットの中の各々の論理記号は区別可能な電磁的表現を有する。変調器が論理記号を電磁的表現へと変換し、それが、１つの記号を他から区別することを不可能にするような過剰の歪みもしくは損傷を伴なわずに伝搬させられることが可能である。
【００９７】
復調器は電磁的表現から論理記号を回収する。その後、記号はデコーダへと送られ、これが、ペイロード・データに追加された特別な情報を使用してペイロード・データを見分け、移送時に信号に生じた損傷を乗り越えて元のペイロード・データを回収する。デジタル・データを符号化および変調する様々な方法が様々な伝送媒体および性能要求条件について適している。
【００９８】
符号化に関する本発明の一態様では、データは一度に１つの８ビット・ワードに符号化される。この符号化は、例えば元のＩＢＭのＰＣに使用されたようにＮａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ＩＮＳ８２５０  ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）によって共通して使用される標準的な非同期符号化プロトコルに基づくものであることが可能である。互換性のあるＵＡＲＴ回路は事実上すべてのコンピュータおよび多くの他の装置に見出されることが可能である。それらはしばしばベースバンド周波数でのデジタル信号発生のためのＲＳ２３２系に準拠した物理的インターフェース（ＴＩＡ／ＥＩＡ−２３２Ｆ）を備えて使用される。
【００９９】
８ビット・ワード内のビットの各々は１つの変調記号によって表わされることが可能である。また、１つまたは複数の特別な記号がワードの開始部と終了部に追加されることが可能である。当業者に知られているように、これらの記号は「マーク」および「スペース」と称される。「１」のバイナリ・データ値はマークによって表わされ、「０」はスペースによって表わされることが可能である。データが送られないとき、エンコーダはマーキング状態で「休止」している。
【０１００】
データのワードの開始部で、新たなデータが送信されていることを示すためにスペース記号が挿入され、それは受信ユニットのデータ・クロックが同期していることを示す。次に８個のデータ・ビット（最下位桁から最上位桁）が送られ、場合によってはパリティ・ビットおよび最大で２つのマーク記号が「停止」ビットとして送られる。
【０１０１】
殆どのマイクロコントローラおよびいくつかのマイクロプロセッサはＵＡＲＴ機能のための専用のハードウェア・サポートを有するが、しかしＵＡＲＴは必要であればソフトウェア内に導入されることが可能である。ＵＡＲＴはまた、マイクロプロセッサとのインターフェースとなる分離した集積回路として利用することが可能である。
【０１０２】
ＵＡＲＴ送信部分はデータの各々のバイトを取り込み、連続的にそれに歩を進め、開始記号および要求されるあらゆるパリティ記号と停止記号を指定の記号速度で追加する。
ＵＡＲＴ受信部分は開始記号を検出し、指定のデータ速度に適した時間に各々の連続記号を読み取る。グループ内のすべての記号が受信されたとき、それは開始記号およびいずれの停止記号も破棄し、（もしもあれば）パリティ記号をチェックした後にそれを破棄する。これが、送信されたデータの本来のバイトを残す。
【０１０３】
本発明はＵＡＲＴハードウェア・サポートを有するマイクロコントローラと共に使用されることが可能である。これはデータを符号化および解読するための最良の実践法と考えられ得るが、しかしＩＣのＵＡＲＴとソフトウェアでの符号化と解読の実施は同等である。
【０１０４】
変調に関する本発明の一態様では、使い易い周波数のキャリア・トーンを「オン」および「オフ」に切り換えるためにマークとスペースの変調記号が使用され、キャリア・トーン「オン」は「スペース」を表わし、キャリア・トーン「オフ」は「マーク」を表わす。この技術はときにはオンオフキーイング（ＯＯＫ）と称される。こうして変調された信号は、ケーブル上の他の信号との干渉から守るためにバンドパス・フィルタで処理され、共用するケーブル上に伝送されることが可能となる。受信端部では、検波器が変調トーンを検波し、それを標準的な論理レベルの信号に変換して戻し、その後、本来の送信バイトを解読するためにそれがＵＡＲＴへと送られる。
【０１０５】
図１６に示されるように、本発明はＵＡＲＴの出力をクロック供給源５５０から所望の搬送波周波数で出るクロック信号と組み合わせることによって、クロック／搬送波をオン／オフ切り換えする「混合器」として「ＡＮＤ」論理ゲート５５２を使用して最少限のコストと部品点数を備えた変調器を導入する。その後、ゲート処理されたクロック信号は、ＤＣ成分を除去し、かつマルチプレクサのための被変調信号に関して他の信号と干渉するであろう高周波の調波を減少させるためにアナログのバンドパス・フィルタ５５４に通される。これは変調構造に関してさらに優れた実践法と考えられる。
【０１０６】
図１６に示された変調と制御用（Ｍ＆Ｃ）変調器ハードウェアのこのブロック図は室内ユニット（モデムおよびＩＦハードウェア）と屋外ユニット（ＲＦハードウェアへのＩＦの転換）との間の通信を確立する。前に言及したように、テレメトリ信号はオンオフキーイングで変調されたトーンである。アップリンクのテレメトリ周波数は約４ＭＨｚで実現されることが可能であり、ダウンリンクのテレメトリ周波数は約５ＭＨｚで実現されることが可能である。図１７は詳細な回路設計をこのシステムの範例として示している。
【０１０７】
データ・ストリームは標準的シリアルＵＡＲＴの出力である。これは通信路符号化、誤り検出、およびタイミング回復を提供する。ＵＡＲＴの「マーキング」状態は「トーン・オン」に対応するはずであり、「スペース」出力状態は「トーン・オフ」に対応するはずである。１９，６００ボーの全二重データ速度が実現された。
【０１０８】
変調器は、送信周波数のクロック信号をデータ・ストリームと組み合わせるために「ＡＮＤ」ゲートを使用する程度に単純であることが可能であり、その後、高調波を取り去るためにバンドパス・フィルタを通して被変調方形波を送る。
【０１０９】
図１７では、水晶発振器Ｕ３が一定の包絡線の固定周波数の信号を約４ＭＨｚで発生させる。マイクロコントローラのＲＳ−２３２ポートが実際のデータ・ストリームを発生させ、論理ゲートＵ２がそれを使用して４ＭＨｚの固定周波数を変調する。増幅器Ｕ１Ａおよびそれに付随する部品類は、屋外ユニットから室内ユニットへとケーブルに被変調信号を推進して先に送ることが可能なバッファ化された出力を提供する。
【０１１０】
ＯＯＫ信号用の低コスト復調器５７０は、図１８に示されるようにバンドパス・フィルタ／包絡線検波器５７２、増幅器５７４、およびヒステリシスを伴なうインバータ論理ゲート５７６を使用して構築されることが可能である。
【０１１１】
図１８に示された復調器はダイオードの包絡線検波器に給電するバンドパス・フィルタと、それに続くシュミット・トリガ型インバータ（増幅器）として容易に導入されることが可能である。インバータの出力はＵＡＲＴへと送り返される。図１９および図２０は、能動フィルタとそれに続く本発明で使用されることが可能なダイオードの包絡線検波器を導入する詳細な図式的回路設計の範例を示している。
【０１１２】
復調器の能動フィルタに関して図１９に示されるように、増幅器Ｕ１Ｂ、Ｕ７Ａ、Ｕ７Ｂ、およびそれらに付随する部品類から形成された能動フィルタへの入力部に別のアナログ式バンドパス・フィルタが存在し、それは前に言及したそれと構造で類似している。抵抗器Ｒ１８は適切なフィルタ形態および一連のパルスに応答する共鳴の最少化を可能にするようにアナログ・フィルタに終端を提供する。
【０１１３】
復調器の包絡線検波器に関する図２０で、増幅器Ｕ８Ａは前述した能動フィルタのためのバッファを提供する。増幅器Ｕ８ＢおよびダイオードＤ４とＤ５は（存在すれば）信号の整流を提供し、その一方でＲ１５とＣ２３はあらゆる残りの高周波成分の統合および接地への経路を可能にする。シュミット・トリガＵ６は機能性閾値検出器として出力信号を「清浄化」し、パルスの上昇と下降の時間を短縮し、かつヒステリシスを供給する。検波器とあらゆるバッファ増幅器の時定数によって決定されるときの復調器回路に関するデータ速度は１９．２Ｋボーを超えることが可能である。
【０１１４】
図１８に示されるように、ＯＯＫ信号は包絡線検波器５７２へと供給され、それが被変調搬送波の包絡線を出力する。この出力は信号内で高い値にレベル・シフトするために高利得増幅器５７４を通して送られ、その後、整った論理レベル出力を供給するために高ヒステリシス（すなわちシュミット・トリガ）の論理インバータ５７６へと送られる。他の復調器構造もやはり動作するであろうが、しかし述べられた具体的範例は低コストと単純さが理由となって本発明で使用することに好都合である。
【０１１５】
（全二重動作）
この変調の仕組みは、一方の装置に低い方の周波数で送信するように割り当て、他方に高い方の周波数を使用するように割り当てることによって２つの装置間で全二重のデータ通信をするために使用されることが可能である。ユニットがそれ自体の送信信号を復調することを防止するために包絡線検波器の前段に周波数選択回路（バンドパス・フィルタ）が追加されることが可能である。いくつかのシステムは２つの異なるＩＦケーブルを使用するので、各々について一方のケーブルを送信に使用することによって全二重通信が導入されることもやはり可能である。これは両方のユニットが同じ周波数を使用することを可能にするであろうが、しかし２つの異なる周波数を備えても同等に良好に動作するであろう。
【０１１６】
（半二重動作）
単一の搬送波周波数でこの変調の仕組みを使用するとき、一度に一方のユニットが送信することだけが可能である。このケースでは、一方のユニットが「マスタ」に指定され、他方は「スレーブ」に指定されなければならない。両方の装置が搬送波オフ状態をマーキング状態として使用する（すなわち、搬送波オンに切り換わることによってスペースが送られる）ことが好ましく、それにより、どちらのユニットもデータを送信していないときにラインは静寂になる。半二重モードでは、「スレーブ」のユニットは「マスタ」のユニットによって問い合わせされるときにのみデータを送信する。マスタの送信の終了後に、スレーブのユニットは応答を送る前の一定の（しかし本質的に任意の）時間的期間について待機しなければならない。
【０１１７】
（マルチドロップ動作）
２台を超える装置が同じ回線を共用することが可能である。標準的な半二重モードのように回路はマスタ・ユニットを有するであろうが、しかし多数のスレーブが存在するであろう。各々のスレーブはアドレスを有し、マスタは送信データの一部としてアドレスを送信するであろう。そのアドレスがメッセージ内のアドレスに一致するスレーブ・ユニットだけが応答することを許可されるであろう。多数の装置はまた、標準的な全二重動作のように異なる搬送波周波数を使用することによって同じ回線を共用することも可能である。
【０１１８】
本願は、同じ日付けで同じ譲受人および発明人によって提出され、その開示を本明細書に参照で組み入れる「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＩＮＧ／ＲＥＣＥＩＶＩＮＧ  ＴＥＬＥＭＥＴＲＹ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＩＧＮＡＬＳ  ＷＩＴＨ  ＩＦ  ＰＡＹＬＯＡＤ  ＤＡＴＡ  ＯＮ  ＣＯＭＭＯＮ  ＣＡＢＬＥ  ＢＥＴＷＥＥＮ  ＩＮＤＯＯＲ  ＡＮＤ  ＯＵＴＤＯＯＲ  ＵＮＩＴＳ」という表題の係属特許出願に関連する。
【０１１９】
前述の説明および添付の図面に提示された教示の恩典を得る当業者の脳裏に本発明の多くの修正形態および他の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、開示された特定の実施形態に本発明が限定されないこと、およびこれらの修正形態および実施例が従属請求項の範囲内に含まれるように意図されることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】従来技術の地上屋外ユニットの等角図である。
【図２】ミリメートル波周波数で使用されることが可能な本発明の屋外ユニットのブロック図である。
【図３】図２の屋外ユニットで使用するために改造されることが可能であり、かつ向上した本発明の回路機能を提供する自己調節型のミリメートル波トランシーバのマイクロコントローラの範例を示すブロック図である。
【図４】ハウジング・アセンブリの拡大した等角図であって、分離プレートとハウジング・アセンブリの部分としてプレートに相対する基板の配向の範例を示している。
【図５】本発明に使用されることが可能な基板と部品の範例を示す断片的で概略の等角図であって、高周波数のマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）チップ、フィルタ、低コスト表面実装部品、およびこれら様々な部品の間の相互接続を範例として示している。
【図６】本発明で使用されることが可能な単層基板を示す断片的断面図の範例であって、ＲＦ回路、接着型およびＲＦの接地層を示している。
【図７】本発明で使用されることが可能な基板を示す断片的断面図であって、基板の上に配置された誘電体層および導電体層を含む。
【図８】本発明で使用されることが可能なマイクロストリップから導波路への移行部を示す断片的平面図である。
【図９】本発明で使用されることが可能なマイクロストリップから導波路への移行部を示す別の断片的平面図である。
【図１０】本発明に使用されることが可能な表面実装された圧力接触コネクタを示す断片的断面図であって、セラミック基板のような基板と本発明に使用されるコントローラもしくは「ソフト」基板との間の接続を示している。
【図１１】図１０に示されたそれのようなコネクタで、最初に印刷された回路基板上で接続システムを形成するために互いに隣り合って配置されたいくつかのコネクタを例示する等角図であって、高周波数の無線周波数信号、接地およびＤＣ信号がセラミック回路基板のような上に重なって協同作用する基板とコントローラもしくはソフト基板との間で移送されることが可能である。
【図１２】アンテナに装着された本発明の屋外ユニットを具体的に示す図である。
【図１３】従来技術の変調器／復調器アーキテクチャを示すブロック図である。
【図１４】室内および屋外ユニットに関して本発明の様々なシステムの間の相互接続を示すブロック図である。
【図１５】本発明に使用されるマルチプレクサ／デマルチプレクサを示す概略の回路図である。
【図１６】室内ユニット（モデムおよびＩＦハードウェア）と屋外ユニット（ＲＦハードウェアへのＩＦの転換）との間の通信を達成するをモニタ用および制御変調器のブロック図である。
【図１７】本発明の変調器の概略の回路図である。
【図１８】本発明の復調器のブロック図である。
【図１９】本発明に使用されることが可能な復調器のアクティブ・フィルタの概略の回路図である。
【図２０】本発明に使用されることが可能な復調器の包絡線検波器の概略の回路図である。
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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2006513637.tif 000024
2006513637.tif 000025