(57)【要約】  無線ノード（１０）はＲＦモデム（１２）と、ＲＦモデムに接続されたＲＦスイッチアレイ（１４）であって、導電材料の層の間に挟まれた回路基板の層を含むＲＦスイッチアレイと、水平面に配置され、前記導電材料の層に存在する導波管を通じて前記ＲＦスイッチアレイの回路基板に接続された複数のアンテナ（１６）とを含む。無線ノードを操作する方法は、ＲＦモデム（１２）で無線信号を生成する工程と、生成した無線信号をＲＦスイッチアレイ（１４）に伝達する工程と、生成した無線信号を送信するためにアンテナ（１６）を選択する工程と、生成した無線信号を選択したアンテナから送信する工程とを含む。
2016513386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦモデムと、
前記ＲＦモデムに接続されたＲＦスイッチアレイであって、導電材料の層の間に挟まれた回路基板の層を含むＲＦスイッチアレイと、
水平面に配置され、前記導電材料の層に存在する導波管を通じて前記ＲＦスイッチアレイの回路基板に接続された複数のアンテナと、
を含む無線ノード。
【請求項２】
各前記アンテナはホーンを含み、該ホーンは近位端が前記ＲＦスイッチアレイに接続され、遠位端が開口している、請求項１に記載の無線ノード。
【請求項３】
前記アンテナは前記ＲＦスイッチアレイの周りに１８０°よりも大きい円弧を規定する、請求項１又は２に記載の無線ノード。
【請求項４】
前記アンテナは前記ＲＦスイッチアレイの周りに２７０°未満の円弧を規定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線ノード。
【請求項５】
隣接するアンテナは互いに直接接触している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線ノード。
【請求項６】
前記ＲＦモデムは、導電材料の層の間に回路基板が挟まれた３つの水平層を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の無線ノード。
【請求項７】
前記ＲＦモデムと前記ＲＦスイッチアレイとの間に接続されたデュプレクサをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の無線ノード。
【請求項８】
無線ノードを操作する方法であって、
前記無線ノードはＲＦモデムと、該ＲＦモデムに接続されたＲＦスイッチアレイであって、導電材料の層の間に挟まれた回路基板の層を含むＲＦスイッチアレイと、水平面に配置され、前記導電材料の層に存在する導波管を通じて前記ＲＦスイッチアレイの回路基板に接続された複数のアンテナとを含み、
当該方法は、
前記ＲＦモデムで無線信号を生成する工程と、
生成した無線信号を前記ＲＦスイッチアレイに伝達する工程と、
生成した無線信号を送信するためにアンテナを選択する工程と、
生成した無線信号を選択したアンテナから送信する工程と、
を含む方法。
【請求項９】
各前記アンテナはホーンを含み、該ホーンは近位端が前記ＲＦスイッチアレイに接続され、遠位端が開口している、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アンテナは前記ＲＦスイッチアレイの周りに１８０°よりも大きい円弧を規定する、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アンテナは前記ＲＦスイッチアレイの周りに２７０°未満の円弧を規定する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
隣接するアンテナは互いに直接接触している、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＲＦモデムは、導電材料の層の間に回路基板が挟まれた３つの水平層を含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＲＦモデムと前記ＲＦスイッチアレイとの間に接続されたデュプレクサをさらに含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線ノード及び無線ノードの操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先進国では無線通信が非常に幅広く用いられている。例えば、携帯電話は実質的に至るところにあり、通常それらのユーザーによって常に携帯されている。そのような電話は、従来、電話をかけること及び受けることやショートメッセージ（ＳＭＳ）の送受信のために用いられている。しばしばスマートフォンと呼ばれるより先端的な最新の電話は、電子メールの送受信やインターネット等の広域ネットワークへのアクセスといった高度なデータサービスのためのさらなる装備を有する。無線技術の進展により、無線規格の使用は初期のアナログサービスからＧＳＭ（登録商標）や３Ｇを経て、新興の４Ｇ及び関連規格へと進んだ。これらの規格は、これまでにない機能を持つ携帯端末の開発につながった。
【０００３】
ハンドセットに求められる技術の進展と共に、携帯電話の使用の増加や現在一般的に使用されているよりデータ集約型のサービスによって、無線サービスを提供するインフラに対する負荷の増大がもたらされた。携帯電話無線ネットワークは、通常、有線のバックボーン電気通信サービスに接続される１つ以上のセルをカバーする一連の無線基地局として構成されてきた。より一層の要求が無線ネットワークに押し付けられるのに伴って、基地局はより小さなセルと共に互いに近くに設置されている。特に市街地では、高いユーザー密度を考えた場合、基地局は有線のバックボーン電気通信サービスへの有線接続を有している必要があるため基地局の位置決めが大きな技術的課題になっている。無線ネットワークの装備の観点から望ましいと考えられる正確な位置に基地局を物理的に設置することが常にできるわけではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明は既知の技術を改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、ＲＦモデムと、前記ＲＦモデムに接続されたＲＦスイッチアレイであって、導電材料の層の間に挟まれた回路基板の層を含むＲＦスイッチアレイと、水平面に配置され、前記導電材料の層に存在する導波管を通じて前記ＲＦスイッチアレイの回路基板に接続された複数のアンテナとを含む無線ノードが提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、無線ノードを操作する方法が提供される。無線ノードはＲＦモデムと、該ＲＦモデムに接続されたＲＦスイッチアレイであって、導電材料の層の間に挟まれた回路基板の層を含むＲＦスイッチアレイと、水平面に配置され、前記導電材料の層に存在する導波管を通じて前記ＲＦスイッチアレイの回路基板に接続された複数のアンテナとを含み、当該方法は、前記ＲＦモデムで無線信号を生成する工程と、生成した無線信号を前記ＲＦスイッチアレイに伝達する工程と、生成した無線信号を送信するためにアンテナを選択する工程と、生成した無線信号を選択したアンテナから送信する工程とを含む。
【０００７】
本発明により、コンパクトで組み立て容易な無線ノードを提供できる。係る無線ノードは、例えば基地局と併用し、基地局が有線の電気通信ネットワークに直接接続されることを必要としない有線バックボーンへの経路を提供することができる。ＲＦスイッチアレイの周りにアンテナが配置された無線ノードのコンパクトな構成は、無線ノードを市街地に容易に設置できることを意味し、複数のアンテナが良好なカバレッジ範囲を提供する。複数のそのようなノードを一緒に用いて、無線基地局と必要な有線の電気通信接続との間のインターフェースを作る局在的な無線設備（localised  wireless  provision）を提供できる。無線ノードは、街灯柱や都市環境において一般的で幅広く存在する他の同様の構造物に設置できる。回路基板及び導電（金属）の層のコンパクトな積層体は、ノードを展開するシステムの性能に不可欠な高速スイッチ速度の実現に寄与する。アンテナ及びＲＦスイッチの物理的実装によって待ち時間が必要以上に導入されることがないため、「測定、判定、切り替え（measurement,  decision,  switch）」のループは高速（１００ｎｓ）であり得る。
【０００８】
より小さく、密に分布したセルラー基地局と共同設置すべき機器は物理的にコンパクトで、低コストで、（Ｓ−ＴＤＭＡ実装で高速スイッチングを実現し、ＲＦ経路での損失を最小限に抑えることにより）それらの無線性能が可能な限り効率的であるべきである。そのため、改良された無線ノードの本質は、容易に且つコスト効率良く製造できるコンパクトで高性能な無線バックホールシステム（wireless  backhaul  system）を実現することである。改良された無線ノードは、高速スイッチングＳ−ＴＤＭＡ動作と、コンパクトで且つコスト効率の良い物理構造から高性能な無線リンクを実現する最小損失のＲＦスイッチング配置とを用いて、２０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚの範囲の周波数で動作することが好ましい。
【０００９】
無線ノードの構造では、２つの金属板の間に挟まれた回路基板を含むＲＦスイッチアレイを用いる。ＲＦスイッチアレイは一連の水平アンテナに直接接続され、回路基板からアンテナにＲＦ信号を伝達する導波管が金属板に設けられている。これにより、信号発射部（signal  launches）を回路基板にはんだ付けする必要がなく、構成要素を互いに接続する配線も必要としない堅牢且つコンパクトなデザインが得られる。回路基板から導波管に信号を直接発射する構成を用いることで、１つの積み重ねられた構成要素（single  stack  of  components）として素早く組み立てることができるインスタンス化（instantiation）において無線サブシステムから複数の扇形アンテナに確実且つ低損失で無線信号が分配される。金属板はノードに良好な構造的完全性を提供し、回路基板上の部品が発した熱をＲＦスイッチアレイの外に移すヒートシンクとしても作用する。
【００１０】
好ましい実施形態では、無線ノードは一連の層を含む。無線ノードの層には（下から上の順に）インターフェース基板（電源、耐候性コネクタ及びパッシブネットワークインターフェース部品）、デジタル処理基板（ＣＰＵ、メモリ、ネットワークスイッチ、デジタル信号処理及びアナログデジタル変換）、無線基板（Ｉ／ＱベースバンドからＲ／Ｆへのアナログ無線、導波管遷移部（waveguide  transitions））、導波管インターフェースを有するデュプレクサ、導波管遷移部と、デュプレクサ及びアンテナへのインターフェースとを有するスイッチ基板及びアンテナアレイが含まれる。
【００１１】
各アンテナはホーンを含み、該ホーンは近位端がＲＦスイッチアレイに接続され、遠位端が開口していることが好ましく、隣接するアンテナは互いに直接接触していることが好ましい。一端がＲＦスイッチ領域に接続され、他端が開口したホーンとしてのアンテナの構成によって、シンプルで効率的なアンテナ構成が得られる一方で、無線出力のための広い視野（field  of  view）も得られる。アンテナは、高性能なショートアンテナを構築するのを可能にする溝付き（slotted）のホーンアンテナであることが好ましい。一実施形態では、アンテナは、互いにボルト締めされ、次いでスイッチシャーシにボルト締めされた平坦な薄板のみを用いる。第２の実施形態では、アンテナは、ＣＮＣ機械で比較的容易に作ることができる２つの要素のみで構成される。
【００１２】
アンテナはＲＦスイッチアレイの周りに１８０°より大きく２７０°より小さい円弧を規定することが有利である。アンテナは無線ノードの視野を提供し、提供される視野が大きいほど、必要なルーティングを提供するために無線ノードを配置する上での柔軟性が高くなる。アンテナは中央のＲＦスイッチアレイの周りで水平面に配置される。そのためアンテナはＲＦスイッチアレイの周りで円弧状に位置し、ＲＦスイッチアレイは無線ノードからの無線信号の所望のルーティングに従ってどのアンテナを用いるかを制御する。
【００１３】
無線ノードは、無線ノードの内部構成要素を収容するベース部及びレードームも含むことが理想的である。ＲＦサブシステムは、コンパクトで組み立て容易な回路基板及びアルミニウム材料の水平層の中核部を形成する。アンテナは構成要素の層の上部で接続でき、これらの内部構成要素の全てはベース部及びレードーム内に配置できる。ベース部及びレードームは内部構成要素に天候シールドを提供し、また内部構成要素の動作時にそれらが発する熱を分散する手段を提供する。無線ノードは内部構成要素の積層アセンブリ、電気及び熱接合並びにあわせ面の耐候性シールからの分離及び最初からシンプルな組み立てを提供する。
【００１４】
添付の図面を参照しながら本発明の実施形態を一例として以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、無線ノードの構成要素の概略図である。
【図２】図２は、無線ノードの構成要素のさらなる概略図である。
【図３】図３は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図４】図４は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図５】図５は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図６】図６は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図７】図７は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図８】図８は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図９】図９は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図１０】図１０は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図１１】図１１は、無線ノードの構成要素の斜視図である。
【図１２】図１２は、アンテナ導波管に接続された連結プローブを示す回路基板の平面図である。
【図１３】図１３は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図１４】図１４は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図１５】図１５は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図１６】図１６は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図１７】図１７は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図１８】図１８は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図１９】図１９は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図２０】図２０は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図２１】図２１は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図２２】図２２は、組み立てられるときの無線ノードの斜視図である。
【図２３】図２３は、アンテナの代替的実施形態の斜視図を示す。
【図２４】図２４は、アンテナの代替的実施形態の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１はネットワーク無線ノード１０の構成要素を概略的に示す。無線ノード１０は、ベースバンドプロセッサ４に接続された一式の外部データインターフェース２を含む。電源６はシステム制御コンポーネント８に接続されている。システム制御コンポーネント８はベースバンドプロセッサ４にも接続されている。無線ノード１０はＲＦモデム１２及びＲＦスイッチアレイ１４も含む。ＲＦスイッチアレイ１４はデュプレクサ３０並びに送信機３２及び受信機３４を通じてＲＦモデム１２に接続されている。ＲＦモデム１２はベースバンドプロセッサ４及びシステム制御コンポーネント８にも接続されている。ノード１０は、ＲＦスイッチアレイ１４に接続された複数のアンテナ１６も含む。図３から分かるように、アンテナ１６はＲＦスイッチアレイ１４の周りで水平面に物理的に配置されている。無線ノード１０は、回路基板及び導電材料（好適な金属等）の連結された水平層を含む中核部（central  core  of  interlocking  horizontal  layers）を含む。回路基板及び導電材料の水平層はアンテナ１６を除く図１の構成要素を構成する。
【００１７】
送信ＲＦ信号及び受信ＲＦ信号の損失を最小限に抑える最適な一対の信号経路を提供するいくつかのシステムの重要な目標を実現するノード１０のためのＲＦサブシステムは新規且つ巧妙な方法で構成及び配置されている。ＲＦシステムのある点から別の点にＲＦエネルギーを運ぶのに導波管が用いられている。ＲＦエネルギーを回路基板（ＰＣＢ）アセンブリに移す必要、ＲＦエネルギーをＰＣＢアセンブリに運ぶ必要又はＲＦエネルギーをＰＣＢアセンブリに移すのをオフにする（transition  off）必要がある場合、全ての導波管遷移部がＰＣＢの一体部分として実装されている。ＰＣＢアセンブリのいずれかに導波管をはんだ付けする必要がない。ノード１０は回路基板及びアルミニウムの層で構成されている。
【００１８】
ＲＦビルディングブロックのレベル（RF  building  block  level）におけるＲＦサブシステムは、送信機３２と、受信機３４と、デュプレクサ３０と、多方向アンテナスイッチ１４と、水平面で１８０〜２７０°の角度域（horizontal  plane  angular  coverage）を提供するように構成された一連のアンテナ１６とで構成されている。ＲＦサブシステムブロックの機械的実装（mechanical  implementation）及び結果として得られる積層アセンブリは新規且つ上品な簡潔さをノード１０のデザインにもたらす。デュプレクサ３０は２つの単方向ポートと１つの双方向ポートとを含む。単方向ポートのうちの一方が送信機３２に接続され、他方が受信機３４に接続されている。デュプレクサ３０の双方向ポートはＲＦスイッチアレイ１４に接続されている。
【００１９】
図２は、ベース部５０及びレードーム５６内に収容される中核部１００及びアンテナ１６を含むノード１０内の構成要素の物理的配列を概略的に示す。中核部１００の一番下には（外部データインターフェース２及び電源６を含む）電源及びコネクタ（power  and  connector）ＰＣＢ２１があり、（ベースバンドプロセッサ４及びシステム制御コンポーネント８を含む）ベースバンド及び制御（baseband  and  control）ＰＣＢ２３、ベースバンド及び制御のヒートシンク及びカバー（baseband  and  control  sink  and  cover）２５がある。その上にＲＦモデム１２があり、導電材料の層（ＲＦモデムベース部２６、ＲＸ及びＴＸカバー２８）の間に回路基板２４が挟まれた構成の３つの水平層を含む。ＲＦモデムベース部２６及びＲＸ／ＴＸカバー２８内の空隙は、ＲＦモデムＰＣＢ２４にエッチングされたＰＣＢ配線プローブにより連結された導波管を形成し、送信機３２がＲＦパワーを送信し、受信機３４がＲＦ信号を受信できるようになっている。
【００２０】
（１つの連続ブロックとして形成された）ＲＸカバー及びＴＸカバー２８と、デュプレクサ３０のベースブロックとに機械加工された空隙によって導波管が途切れなく延び、デュプレクサ３０の双方向ポートをＲＦスイッチアレイ１４の共通点に接続する。デュプレクサ構造３０それ自体は調節可能な空隙と導波管部との複雑な配列によって形成されている。ＲＦスイッチアレイ１４は導電材料の層（スイッチＰＣＢベース部２０及びスイッチＰＣＢカバー２２）の間に回路基板１８が挟まれた構成の３つの水平層を含む。デュプレクサ３０のベース部及びカバー内の空隙はスイッチＰＣＢ１８上のＰＣＢ配線プローブにより連結された導波管を形成する。
【００２１】
スイッチＰＣＢカバー２２及びベース部２０は、切り替えられたノードから各アンテナ１６に至る、システムに接続される導波管を形成し、ＰＣＢプローブがここでも切り替えられたＲＦ信号を結果として得られる導波管に連結する。ＲＦスイッチアレイ１４は、ＲＦスイッチアレイ１４の周りに配置された一連のアンテナ１６からＲＦ送信のため使用するアンテナ１６を選択する。アンテナ１６は広い視野を提供するように配置され、適切なアンテナ１６が送信無線信号のルーティングに従ってＲＦスイッチアレイ１４によって選択される。中核部１００の導波管はノード１０の各所にＲＦエネルギーを送信する。
【００２２】
図３は無線ノード１０のアセンブリの一部の図を示す。この図はモデム１２、デュプレクサ３０、ＲＦスイッチアレイ１４及びホーンアンテナ１６の一部の完全なアセンブリを示す。アンテナ１６のうちの３つを取り外してアセンブリの残りの部分をより見やすくしてある。各アンテナ１６はホーン１６を含む。ホーン１６は近位端がＲＦスイッチアレイ１４に接続され、遠位端が開口している。ＲＦスイッチアレイ１４の周りにはアンテナ１６が計１２個存在して水平アレイを作り、それらは２７０°のカバレッジを提供する。隣接するアンテナ１６は互いに直接接触している。
【００２３】
図４は図３と同じものを示すが、図４ではスイッチカバー２２及びＰＣＢ１８がＲＦスイッチアレイ１４から取り外されている。スイッチＰＣＢベース部２０内に位置し、ＲＦスイッチアレイ１４の回路基板１８をアンテナ１６に接続する導波管３６が見える。各アンテナ１６は、ＲＦスイッチアレイ１４から送信された無線信号を運ぶＲＦエネルギーを受信する各導波管３６を有する。受信した無線信号はアンテナ１６からＲＦスイッチアレイ１４内の各導波管３６へと逆に進む。ノード１０の構成要素の間でＲＦエネルギーを運ぶ導波管もスイッチＰＣＢベース部２０内に見られる。
【００２４】
図５は、図４の無線ノード１０の内部構成要素の図と同様であるが、スイッチベース部２０が中核部１００から取り外されている。デュプレクサ３０の上部が図示されている。デュプレクサの上部に１つの双方向導波管ポート３８があるのが分かる。ＲＦエネルギーはポート３８を通ってＲＦスイッチアレイ１４に出入りする。大きな孔４０はＲＦモデムＰＣＢ２４からの配線を下方のスイッチＰＣＢカバー２２の上の空間にガイドするのに用いられる。この孔４０は中核部１００を構成する全ての構成要素の同じに位置に存在している。
【００２５】
図６は、スイッチＰＣＢカバー２２、スイッチＰＣＢ１８及びアンテナ搭載板２０を組み合わせたアセンブリを下側から示す。これらの構成要素は図６では図示されていない中核部１００の構成要素でありＲＦスイッチアレイ１４を形成する。デュプレクサ３０にＲＦエネルギーを移動させ、デュプレクサ３０からのＲＦエネルギーを移動させる双方向導波管ポート４２も図示されている。ＲＦスイッチアレイ１４からアンテナ１６に至る導波管３６の開口部もこの図に示されている。ＲＦスイッチアレイ１４にはそのような導波管３６が１２個あり、それぞれ各アンテナホーン１６専用となっている。ＲＦスイッチアレイ１４を貫通する孔４０も見える。
【００２６】
図７は、ＲＦモデム１２の上蓋２８を示す。この上蓋２８はＲＦ遮蔽を提供すること及び導波管の一部を形成することに加えて、ＲＦモデム１２から熱を除去するのにも役立つ。この図では、デュプレクサ３０及びＲＦモデム１２の上にある中核部１００の構成要素が取り外されている。孔４０があり、ＲＦモデム１２からデュプレクサ―３０に至る２つの単方向ポート４４があるのが分かる。ＲＦモデム１２は２つのアルミニウムの水平プレートを含み、それらの間に回路基板２４が挟まれている。アルミニウム板２６及び２８は回路基板２４にＲＦエネルギーを伝達し、回路基板２４からのＲＦエネルギーを伝達する複数の導波管を含む。
【００２７】
図８は下から見たデュプレクサ３０及びＲＦスイッチアレイ１４を示す。ＲＦモデム１２の送信機３２及び受信機３４に接続された単方向導波管ポート４６及び４８が図示されている。中核部１００の全体を貫通する孔４０があるのも分かる。デュプレクサ３０はＲＦモデム１２及びＲＦスイッチアレイ１４にＲＦエネルギーを伝達し、ＲＦモデム１２及びＲＦスイッチアレイ１４からのＲＦエネルギーを伝達する。図９では、明確にするためにアンテナ１６を取り外した状態でＲＦモデム１２及びスイッチアセンブリ１４を下から見た状態を完全性のために示す。ＲＦモデムベース部２６の圧延アルミニウム底面には凹部が形成されてさらなる構成要素のための空間がつくられている。
【００２８】
図１０は無線ノード１０のアセンブリの断面を示す。無線ノード１０は、中核部１００と、中核部１００のＲＦスイッチアレイ１４の周りに接続されたアンテナ１６とを含む。無線ノード１０の中核部１００は、下から上の順にＲＦモデム１２と、ＲＦモデム１２に接続されたデュプレクサ３０と、デュプレクサ３０に接続されたＲＦスイッチアレイ１４とを含む回路基板及び導電材料の連結された水平層を含む。導電材料の層に切り込まれた導波管を用いてＲＦエネルギーが中核部１００の各所に（around）伝達される。導波管は異なる構成要素の間で、また同じ構成要素の各所にもＲＦエネルギーを伝達する。
【００２９】
無線ノード１０は、中核部１００を構成する構成要素の積層アセンブリ、ＰＣＢアセンブリが機械加工された面の間に挟まれており、はんだ付けによるＲＦ接続の必要性を解消する点、ＲＦ導波管がＰＣＢに搭載される個別の導波管要素としてではなく機械的構成要素内の溝として実施されている点、導波管に入る／導波管から出る全てのＲＦ遷移部（RF  transitions）ははんだを含まず、ＰＯＣＢ配線で構成されるプローブによって形成されている点を含む幾つかの重要な側面を有する。無線ノード１０はコンパクトで、大きな設置面積を必要とせずに目立たないように搭載できる。無線ノード１０は、例えば３Ｇ又は４Ｇ無線基地局を有線のブロードバンド接続に繋げるのに使用可能なノード１０のネットワークの一部を形成するのに好適である。
【００３０】
図１１は、下から見たスイッチカバー２２を示す。ノード１０の中核部１００の他の導電層と同様に、スイッチカバー２２はアルミニウムで構成されており、スイッチカバー２２に導波管３６を形成し、スイッチ回路基板１８上に位置する構成要素のための空間３７を形成するために材料が取り除かれた部分を有する。孔３９はスイッチＰＣＢ１８から、アンテナ１６に至る導波管への遷移を提供する。上述したように、ＲＦスイッチアレイ１４は、スイッチカバー２２が最外層を形成する３つの水平層を含む。回路基板１８はスイッチカバー２２とスイッチベース部２０との間に挟まれている。層２０及び２２にはＲＦスイッチアレイ１４の回路基板１８からのＲＦエネルギーを送受信するために導波管３６が存在する。
【００３１】
図１２はスイッチＰＣＢ１８の上部の図を示す。スイッチＰＣＢ１８は導波管遷移部３９に接続されアンテナホーン１６を駆動する。図１１はスイッチＰＣＢ１８の上に置かれるスイッチＰＣＢカバー２２の裏面を示す。スイッチＰＣＢベース２０の導波管３６はスイッチアレイ１４からアンテナ１６内にＲＦエネルギーを移動させる。スイッチＰＣＢ１８の上側のエッチングされた部分４１のＰＣＢ／マイクロストリップ連結プローブ３５は、ＲＦエネルギーをスイッチベース部２０に含まれる導波管３６に伝達するのにスイッチ蓋２２の臨界深度区画（critical  depth  compartments）と共に用いられる。スイッチＰＣＢ１８は、スイッチ蓋２２の導波管遷移部３９を用いてアンテナ１６に双方向ＲＦエネルギーをルーティングし、アンテナ１６からの双方向ＲＦエネルギーをルーティングするカスケード状の多極ＲＦスイッチを含む。共通ポート４３は、アンテナ導波管３６とスイッチベース部２０の共通ポート導波管４２とを接続するスイッチ蓋２２の中央の導波管遷移部に接続されている。
【００３２】
無線ノード１０は内部構成要素を要素から保護するアルミベース部及びプラスチックカバーも含む。図１３〜図２２は無線ノード１０の機械的レイアウト及びアセンブリを段階的に示す。本製品は複雑な電動ツール又は他の配置用ツールを必要とせずに非常に簡単に製造及び組み立てできるような形で設計及び製造されている。選択される構成要素は必要な機械的耐久性をもたらし、アセンブリから外に熱を移し、必要な耐候性を提供する。無線ノード１０の内部部分を形成する構成要素は連結された層状に作り上げられており、ノード１０の組み立てを容易にする。
【００３３】
図１３ａでは、無線ノード１０の組み立てプロセスは深いアルミニウムのベース部５０を提供することから始まる。ベース部５０は防水性で、内部に収容される電子部品からの熱を放出するのに役立つ外部フィン５２を備える。深い肩（deep  shoulders）５１及び５３は、様々なカバーやヒートシンクプレートから（それらが配置された場合に）フィンを備えるアルミニウムのベース部５０に熱を伝達させる。ベース部５０は１つのアルミニウム鋳物及び／又は圧延アルミニウムでできており、内部レッジ（internal  ledge）５１及び５３を有する。内部レッジ５１及び５３は内部構成要素の特定の水平層がそれらのレッジの上に置かれるように設計されているため、それらの構成要素を位置付けし、そのように接続された構成要素から良好に熱を奪う。構成要素がレッジ上に置かれた場合に、シンプルな導電性シールを形成することによりＲＦ遮蔽も提供される。図１３ｂでは、ベース部５０の底部に位置する電源及びコネクタＰＣＢ２１があるのが分かる。コネクタがベース部及びそれらのインターフェースＰＣＢを通って突出しているのが分かる。
【００３４】
図１４では、ベースバンド及び制御基板２３並びにヒートシンク及びカバー２５がベース部５０内に挿入され、必要に応じて接続されている。ヒートシンク及びカバー２５は深いベース部５０の肩５３と接触し、ベース部５０に伝熱されるようになっている。図１５では、ＲＦモデム１２のＲＦモデムベース部２６及びＲＦモデムＰＣＢ２４が制御基板５４の上に設置されている。これらの２つの構成要素はそれらがどのように製造されるかに応じて順繰りに又は１つのユニットとして加えることができる。ベース部５０の内部形状及び寸法によって、構成要素をベース部５０内に加えるときにそれらを正確に位置付けることが確実になる。水平層が順繰りにベース部５０に加えられるのに伴って構成要素の中核部１００が形成される。
【００３５】
図１６では、次にアルミニウムのカバー２８が無線ノード１０のベース部５０内に挿入される。カバー２８は機械的安定性及び熱伝導性を提供する。カバー２８は深いベース部５０の肩５１と接触し、ベース部５０に伝熱されるようになっている。図１７では、デュプレクサ３０が加えられ、図１８ではスイッチアセンブリ２０が加えられている。図１９では、スイッチＰＣＢ１８及びスイッチアセンブリカバー２２が加えられている。図２０では、ＲＦアンテナホーン１６がＲＦスイッチアレイ１４に取り付けられている。図２１は、中核部１００及びアンテナ１６が完成した状態の無線ノード２０を示す。ホーンアンテナのアセンブリの上には必要に応じて他の電子部品を挿入及び搭載するための空間があるのが分かる。図２２では、プラスチックのレードーム５６が嵌められて無線ノード１０の耐候性が実現されている。無線ノード１０は内部構成要素の積層アセンブリ、電気及び熱接合並びにあわせ面の耐候シールからの分離、最初からアセンブリのシンプルな組み立てを提供する。
【００３６】
上記の説明では、各ホーンアンテナ１６は、１つのホーンアンテナ１６を形成するために互いに固定された４つのプレートで構成されている。そしてホーンアンテナ１６はそれぞれ中核部１００に取り付けられている。図２３及び図２４は無線ノード１０のアンテナ１６の製造のための代替的な構成を示す。この代替的実施形態では、アンテナ構造は、図２３及び図２４に示す鋳造及び機械加工された２つの構成要素５８及び６０で構成されている。図２３は上部５８を示し、上部５８はスイッチＰＣＢカバー２２及びホーンアンテナ１６の上部１６ａを含む。図２４は底部６０を示し、底部６０はスイッチＰＣＢベース部２０及びホーンアンテナ１６の底部１６ｂを含む。これらの２つの構成要素５８及び６０は図示のように鋳造され、あわせ面が正確になるように微細な機械加工が施される。スイッチＰＣＢ１８は２つの構成要素５８及び６０の間に挟まれ、それらは共にＲＦスイッチアレイ１４及びアンテナ１６を形成し得る。
【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１３ａ】
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【図１３ｂ】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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