(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信のための通信デバイスであって、
おもての誘電体カバー、裏の誘電体カバー、および前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間に円周方向に配置される金属フレームを有するハウジングであって、前記金属フレームは、第１セットの周波数帯域において放射するように構成される第１アンテナを形成する、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置される回路であって、前記回路は、前記金属フレームから電気的に分離され、前記金属フレームと連結される少なくとも１つの第１給電線であって、前記第１セットの周波数帯域において第１セットの無線周波数信号を前記第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線を有する、回路と、
前記ハウジングの内部に配置される第２アンテナであって、前記金属フレームの少なくとも１つの開口部を介して、第２セットの周波数帯域において放射するように構成される１または複数の放射要素であって、前記第１セットの周波数帯域の第１周波数帯域は、４００ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの第１インターバル内にあり、前記第２セットの周波数帯域の第２周波数帯域は、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの第２インターバル内にある、１または複数の放射要素を有する、第２アンテナと
を備える、通信デバイス。
【請求項２】
前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素は、前記回路に隣接して配置される、請求項１に記載の通信デバイス。
【請求項３】
前記ハウジングの内部に配置される第１誘電体を備え、
前記第１誘電体は、前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素と前記開口部との間に電磁結合を提供するように構成される、請求項２に記載の通信デバイス。
【請求項４】
前記第１誘電体は、前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素にインピーダンス整合される、請求項３に記載の通信デバイス。
【請求項５】
前記第１誘電体は、前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素と前記開口部との間に配置される、請求項３または４に記載の通信デバイス。
【請求項６】
前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素は、前記開口部で前記金属フレームとガルバニック接触する、請求項１に記載の通信デバイス。
【請求項７】
前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素は、前記第１アンテナの放射構造の一部分を形成するように、前記金属フレーム内に少なくとも部分的に統合される、請求項６に記載の通信デバイス。
【請求項８】
前記回路は、前記第２アンテナの無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）に接続され、前記無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）に給電するように構成される第２給電線を有する、請求項７に記載の通信デバイス。
【請求項９】
前記第２給電線は、前記金属フレームに接続される遮蔽を含み、前記遮蔽は、前記回路の接地に前記第１アンテナを接地するように構成される、請求項８に記載の通信デバイス。
【請求項１０】
前記ハウジングの内部に配置され、前記第２アンテナの位置に対して前記ハウジングの内側に延在する第１誘電体を含む、請求項６から９のいずれか一項に記載の通信デバイス。
【請求項１１】
前記第１誘電体は、前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素間、前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間にそれぞれ電磁結合を提供するように構成される、請求項１０に記載の通信デバイス。
【請求項１２】
前記第１誘電体は、前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素間、前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間にそれぞれ配置される、請求項１１に記載の通信デバイス。
【請求項１３】
前記開口部は、第２誘電体で充填される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の通信デバイス。
【請求項１４】
前記開口部は、並んで配置される複数のスロットを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の通信デバイス。
【請求項１５】
前記複数のスロットは、前記並んで交互に配置される第１タイプのスロットおよび第２タイプのスロットを含み、前記第１タイプのスロットは第１偏波用に構成され、前記第２タイプのスロットは前記第１偏波と直交する第２偏波用に構成される、請求項１４に記載の通信デバイス。
【請求項１６】
前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素は、
前記おもての誘電体カバーの表面および前記裏の誘電体カバーの表面の少なくとも一方に対して平行である第１方向において実質的に放射するように構成される放射要素の第１アレイ、および
前記第１方向に対して垂直である第２方向において実質的に放射するように構成される放射要素の第２アレイを含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の通信デバイス。
【請求項１７】
前記放射要素の前記第１アレイはエンドファイア放射要素であり、前記放射要素の前記第２アレイはブロードサイド放射要素である、請求項１６に記載の通信デバイス。
【請求項１８】
前記第１セットの周波数帯域（ＦＢ１）の全ての周波数帯域は、前記第２セットの周波数帯域（ＦＢ２）の全ての周波数帯域と重複しない、請求項１から１７のいずれか一項に記載の通信デバイス。
【請求項１９】
前記第１セットの周波数帯域（ＦＢ１）の各周波数帯域は、４００ＭＨｚから１０ＧＨｚの間にあり、前記第２セットの周波数帯域（ＦＢ２）の各周波数帯域は、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚの間にある、請求項１から１８のいずれか一項に記載の通信デバイス。
【請求項２０】
無線通信のための通信デバイスであって、
おもての誘電体カバー、裏の誘電体カバー、および前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間に円周方向に配置される金属フレームを有するハウジングであって、前記金属フレームは、第１セットの周波数帯域において放射するように構成される第１アンテナを形成する、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置される回路であって、前記回路は、前記金属フレームから電気的に分離され、前記金属フレームと連結される少なくとも１つの第１給電線であって、前記第１セットの周波数帯域において第１セットの無線周波数信号を前記第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線を有する、回路と、
前記ハウジングの内部に配置される第２アンテナであって、前記金属フレームの少なくとも１つの開口部を介して、第２セットの周波数帯域において放射するように構成される１または複数の放射要素であって、前記第１セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域は、前記第２セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域と重複しない、１または複数の放射要素を有する、第２アンテナと
を備え、前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素は、前記開口部で前記金属フレームとガルバニック接触する、通信デバイス。
【請求項２１】
無線通信のための通信デバイスであって、
おもての誘電体カバー、裏の誘電体カバー、および前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間に円周方向に配置される金属フレームを有するハウジングであって、前記金属フレームは、第１セットの周波数帯域において放射するように構成される第１アンテナを形成する、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置される回路であって、前記回路は、前記金属フレームから電気的に分離され、前記金属フレームと連結される少なくとも１つの第１給電線であって、前記第１セットの周波数帯域において第１セットの無線周波数信号を前記第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線を有する、回路と、
前記ハウジングの内部に配置される第２アンテナであって、前記金属フレームの少なくとも１つの開口部を介して、第２セットの周波数帯域において放射するように構成される１または複数の放射要素であって、前記第１セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域は、前記第２セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域と重複しない、１または複数の放射要素を有する、第２アンテナと
を備え、前記開口部は、並んで配置される複数のスロットを含む、通信デバイス。
【請求項２２】
無線通信のための通信デバイスであって、
おもての誘電体カバー、裏の誘電体カバー、および前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間に円周方向に配置される金属フレームを有するハウジングであって、前記金属フレームは、第１セットの周波数帯域において放射するように構成される第１アンテナを形成する、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置される回路であって、前記回路は、前記金属フレームから電気的に分離され、前記金属フレームと連結される少なくとも１つの第１給電線であって、前記第１セットの周波数帯域において第１セットの無線周波数信号を前記第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線を有する、回路と、
前記ハウジングの内部に配置される第２アンテナであって、前記金属フレームの少なくとも１つの開口部を介して、第２セットの周波数帯域において放射するように構成される１または複数の放射要素であって、前記第１セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域は、前記第２セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域と重複しない、１または複数の放射要素を有する、第２アンテナと
を備え、前記第２アンテナの前記１または複数の放射要素は、前記おもての誘電体カバーの表面および前記裏の誘電体カバーの表面の少なくとも一方に対して平行である第１方向において実質的に放射するように構成される放射要素の第１アレイ、および前記第１方向に対して垂直である第２方向において実質的に放射するように構成される放射要素の第２アレイを含む、通信デバイス。
【請求項２３】
無線通信のための通信デバイスであって、
おもての誘電体カバー、裏の誘電体カバー、および前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間に円周方向に配置される金属フレームを有するハウジングであって、前記金属フレームは、第１セットの周波数帯域において放射するように構成される第１アンテナを形成する、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置される回路であって、前記回路は、前記金属フレームから電気的に分離され、前記金属フレームと連結される少なくとも１つの第１給電線であって、前記第１セットの周波数帯域において第１セットの無線周波数信号を前記第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線を有する、回路と、
前記ハウジングの内部に配置される第２アンテナであって、前記金属フレームの少なくとも１つの開口部を介して、第２セットの周波数帯域において放射するように構成される１または複数の放射要素であって、前記第１セットの周波数帯域の全ての周波数帯域は、前記第２セットの周波数帯域の全ての周波数帯域と重複しない、１または複数の放射要素を有する、第２アンテナと
を備える、通信デバイス。
【請求項２４】
無線通信のための通信デバイスであって、
おもての誘電体カバー、裏の誘電体カバー、および前記おもての誘電体カバーと前記裏の誘電体カバーとの間に円周方向に配置される金属フレームを有するハウジングであって、前記金属フレームは、第１セットの周波数帯域において放射するように構成される第１アンテナを形成する、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置される回路であって、前記回路は、前記金属フレームから電気的に分離され、前記金属フレームと連結される少なくとも１つの第１給電線であって、前記第１セットの周波数帯域において第１セットの無線周波数信号を前記第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線を有する、回路と、
前記ハウジングの内部に配置される第２アンテナであって、前記金属フレームの少なくとも１つの開口部を介して、第２セットの周波数帯域において放射するように構成される１または複数の放射要素であって、前記第１セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域は、前記第２セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域と重複しない、１または複数の放射要素を有する、第２アンテナと
を備え、前記第１セットの周波数帯域（ＦＢ１）の各周波数帯域は、４００ＭＨｚから１０ＧＨｚの間にあり、前記第２セットの周波数帯域（ＦＢ２）の各周波数帯域は、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚの間にある、通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信のための通信デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話などの通信デバイスは、ますます多くの異なる無線技術を支持する必要がある。これらの無線技術は、２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ無線などのセルラ無線技術、並びに非セルラ無線技術を含んでよい。従来、各無線技術は、無線信号を送信および受信する専用アンテナを必要とする。無線技術ごとに別個のアンテナを設計することは、例えば通信デバイスにおける空間の制限のため、通信デバイスの設計を非常に困難にする。加えて、多数のアンテナを互いに近くに置くことは、深刻なアンテナ連結の問題をもたらし得る。 
【０００３】
次世代の５Ｇ無線技術において、使用される周波数範囲は、サブ６ＧＨｚとしても知られる６ＧＨｚ以下から、ミリメートル波（ｍｍＷａｖｅ）周波数としても知られる６０ＧＨｚに拡大する。故に、全ての必要とされる周波数帯域を支持するためには、より多くのアンテナが必要になる。ｍｍＷａｖｅ周波数の場合、無線アプリケーションは複数のアンテナ要素のアレイの使用を必要とする。アンテナのアレイは、ｍｍＷａｖｅアンテナを形成するように、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）およびベースバンド（ＢＢ）プロセッサと共に、モジュールに統合される。従来の設計は、通信デバイスで実装される必要がある分離されたｍｍＷａｖｅアンテナを必要とする。故に、従来のサブ６ＧＨｚアンテナおよびｍｍＷａｖｅアンテナはそれぞれ、通信デバイス内で自身の空間を占め、通信デバイスにおいて同じ場所に位置する必要がある。これは、通信デバイス内の空間の利用、並びに２つのタイプのアンテナ間の電磁互換性問題に関連する課題をもたらす。さらに、一般的には、ｍｍＷａｖｅアンテナは、一般的に従来の通信デバイスを覆う金属裏面とは互換性がない。
【０００４】
したがって、５Ｇなどの新たな無線技術の導入は、未来の通信デバイスのアンテナ設計における課題をもたらす。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態の目的は、従来の解決手段の欠点および問題を軽減または解決する解決手段を提供することである。
【０００６】
上記およびさらなる目的は、独立クレームの対象により解決される。本発明のさらに有利な実装形態が、従属請求項において見出すことができる。
【０００７】
本発明の第１態様によると、上記に言及される目的および他の目的は、無線通信のための通信デバイスで達成され、当該通信デバイスは、おもての誘電体カバー、裏の誘電体カバー、およびおもての誘電体カバーと裏の誘電体カバーとの間に円周方向に配置される金属フレームを有するハウジングであって、金属フレームは、第１セットの周波数帯域において放射するように構成される第１アンテナを形成するハウジングと、ハウジングの内部に配置される回路であって、金属フレームから電気的に分離され、金属フレームと連結される少なくとも１つの第１給電線であって、第１セットの周波数帯域において第１セットの無線周波数信号を第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線を有する、回路と、ハウジングの内部に配置される第２アンテナであって、金属フレームの少なくとも１つの開口部を介して、第２セットの周波数帯域において放射するように構成される１または複数の放射要素を有し、第１セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域は、第２セットの周波数帯域の少なくとも１つの周波数帯域と重複しない、第２アンテナを含む。
【０００８】
したがって、本通信装置は、第２アンテナの放射要素を放射する１または複数の開口部を含むことが理解される。一例における開口部が、金属フレームにおいて貫通孔またはスロットを形成してよい。貫通孔またはスロットは、適切なインピーダンス整合特性を有する誘電体材料で充填され得る。貫通孔またはスロットは、十字、長方形、正方形、円など、多数の様々な形状を取り得る。
【０００９】
本開示における１つのセットの周波数帯域は、１または複数の周波数帯域を含むことを理解されたい。加えて、周波数帯域が別の周波数帯域と重複しない意味は、２つの周波数帯域は共通の周波数を有しないことを意味することと理解されたい。
【００１０】
第１態様に係る通信デバイスは、従来の解決手段によっていくつかの利点を提供する。１つの利点は、通信デバイスにおける第１アンテナおよび第２アンテナの設計は、通信デバイスにおける限定された空間の効率的な活用を可能にすることである。
【００１１】
第１態様に係る通信デバイスはさらに、２つの別個のアンテナが互いに近くに置かれる場合に発生するアンテナ連結の問題を回避する。
【００１２】
さらに、ハンドヘルドデバイスの場合、自由空間並びに頭および手の位置の横における第１アンテナの性能は、金属フレームの配置により最大化される。第１アンテナが金属フレームにより形成されることにより、第１アンテナは筐体モードと最もよく連結するために全体の上部および／または底部側、および角を利用し得て、したがって、最もよい放射のために最適の環境を形成する。
【００１３】
さらに、第２アンテナの利得およびビーム走査カバレッジが、第１アンテナ容量内の第２アンテナの放射要素の配置により最大化される。
【００１４】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第２アンテナの１または複数の放射要素は回路に隣接して配置される。
【００１５】
この実装形態の利点は、給電線の長さが最小化し得るため、第２アンテナの効率が最大化されることである。加えて、第２アンテナおよび対応する回路がモノリシック集積アンテナモジュールとして形成されることを可能にして、それにより量産歩留まりを最大化させる。
【００１６】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第２アンテナの１または複数の放射要素は回路の基板に配置される。
【００１７】
この実装形態の利点は、空間を節約するコンパクトな設計である。したがって、基板内で集積モジュールとして第２アンテナを配置することにより、例えば画面対電話の比が増加し得る。この実装形態のさらなる利点は、放射要素は通信デバイスの残りの部品／コンポーネントから分離された独立したモジュールとして回路に接続され得ることである。
【００１８】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、通信デバイスは、ハウジングの内部に配置される第１誘電体を含み、第１誘電体は、第２アンテナの１または複数の放射要素と開口部との間に電磁結合を提供するように構成される。
【００１９】
この実装形態の利点は、通信デバイスの誘電体部材および通信デバイスの導電部材が、アンテナ要素から自由空間に向けて伝達波動伝搬を支持するように構成されることである。エネルギー流の方向は概して、通信デバイスの表面に沿っている。したがって、第２アンテナの放射パターンは概して、通信デバイスの表面に沿って指向している。それにより、第２アンテナはビームフォーミングおよびビーム走査の空間カバレッジを改善させて、全ての空間方向において高い平均利得を提供する。
【００２０】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第１誘電体は、第２アンテナの１または複数の放射要素に対してインピーダンス整合される。
【００２１】
この実装形態の利点は、電磁波の反射が最小化されて、第２アンテナの放射要素の帯域幅を拡大することにより、第２アンテナの効率的なマルチバンド動作を提供することである。
【００２２】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第１誘電体は、第２アンテナの１または複数の放射要素と開口部との間に配置される。
【００２３】
それにより、金属フレームの平面に向けて向上された放射特性が提供される。
【００２４】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第２アンテナの１または複数の放射要素は開口部において金属フレームとガルバニック接触する。
【００２５】
この実装形態の利点は、第２アンテナの放射開口部の一部として金属フレームの表面が利用されるため、第２アンテナの効率および周波数帯域幅が改善され、したがって第２アンテナの有効なサイズが増加する。
【００２６】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第２アンテナの１または複数の放射要素は、第１アンテナの放射構造の一部を形成するように、金属フレーム内に少なくとも部分的に統合される。
【００２７】
この実装形態の利点は、第２アンテナの利得およびビーム走査カバレッジが、通信デバイスの金属フレーム内、すなわち、ハウジングの外側の自由空間からの最小距離に第２アンテナの放射要素を配置することにより最大化されることであって、それにより第２アンテナの全面カバレッジの改善を提供する。
【００２８】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、回路は、第２アンテナの無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）に接続されている第２給電線を含み、ＲＦＩＣにデータ、電力および制御信号を供給するように構成される。
【００２９】
この実装形態の利点は、第２アンテナが、第２給電線を介して回路に接続されるモノリシック集積モジュールとして構成されてよいことである。故に、第２アンテナモジュールは規格化され得るので、費用対効果が高い態様で量産される。
【００３０】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第２給電線は、金属フレームに接続されている遮蔽を含み、当該遮蔽は、回路の接地に第１アンテナを接地するように構成される。
【００３１】
この実装形態の利点は、第１アンテナの接地に対する簡便かつ省スペースの解決手段である。
【００３２】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、通信デバイスは、ハウジングの内部に配置され、第２アンテナの位置に関してハウジングにおいて内側に延在する第１誘電体を含む。
【００３３】
この実装形態の利点は、ハウジングに位置する第１誘電体によるインピーダンス整合のために、第２アンテナがハウジングの内部の容量を使用することである。
【００３４】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第１誘電体は、第２アンテナの１または複数の放射要素間、おもての誘電体カバーと裏の誘電体カバーとの間にそれぞれ電磁結合を提供するように構成される。
【００３５】
この実装形態の利点は、第２アンテナが、全ての空間方向、（通信デバイスに沿った）エンドファイア、（通信デバイスの画面に垂直の）画面側ブロードサイド、裏側ブロードサイドにおいて、２次元走査ビームフォーミングを提供することである。
【００３６】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、開口部は第２誘電体で充填される。
【００３７】
この実装形態の利点は、通信デバイスが密閉封止され、水、粉塵、機械的応力などの環境要因から保護されることである。
【００３８】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、開口部は、並んで配置される複数のスロットを含む。
【００３９】
この実装形態の利点は、上記スロットが、第２アンテナの放射要素をハウジングの外側の自由空間に連結させて、それによりインピーダンス整合および改善されたビームフォーミング特性を提供することである。
【００４０】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、複数のスロットは、並んで交互に配置される第１タイプのスロットおよび第２タイプのスロットを含み、第１タイプのスロットは第１偏波のために構成され、第２タイプのスロットは第１偏波と直交する第２偏波のために構成される。
【００４１】
この実装形態の利点は、偏波ダイバーシティが第２アンテナにより活用され得ることである。偏波ダイバーシティは、通信デバイスの全ての方向においてＭＩＭＯ性能および／または安定したリンク通信を可能にするために利用される。
【００４２】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第２アンテナの１または複数の放射要素は、おもての誘電体カバーの表面および裏の誘電体カバーの表面のうち少なくとも一方に対して平行である第１方向において実質的に放射するように構成される放射要素の第１アレイ、および第１方向に垂直な第２方向において実質的に放射するように構成される放射要素の第２アレイを含む。
【００４３】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、放射要素の第１アレイはエンドファイア放射要素であり、放射要素の第２アレイはブロードサイド放射要素である。
【００４４】
この実装形態の利点は、全立体角内の全ての方向において一定のビーム走査アレイ利得カバレッジが可能なことである。故に、通信デバイス方向性の方向性およびユーザシナリオ（「トーク位置」、「テキストタイピング位置」、「ビデオ位置」等でユーザが電話を持っているなど）の方向性にかかわらず、他の通信デバイスとの無線通信が維持される。
【００４５】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、おもての誘電体カバーの表面は、裏の誘電体カバーの表面に対して実質的に平行である。
【００４６】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、金属フレームの表面は、おもての誘電体カバーの表面および裏の誘電体カバーの表面のうち少なくとも一方と実質的に垂直である。
【００４７】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、回路は第１方向に対して平行にハウジングの内部に延在する基板に配置される。
【００４８】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第１セットの周波数帯域の全ての周波数帯域は、第２セットの周波数帯域の全ての周波数帯域と重複しない。
【００４９】
第１態様に係る通信デバイスの実装形態において、第１セットの周波数帯域の各周波数帯域は、４００ＭＨｚから１０ＧＨｚの間にあり、第２セットの周波数帯域の各周波数帯域は、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚの間にある。
【００５０】
この実装形態の利点は、通信デバイスが、例えば２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ  ＬＴＥ、ＷｉＦｉ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃなどのマルチバンドＭＩＭＯ４ｘ４サブ６ＧＨｚ通信システム、および５Ｇ周波帯（２４．２５ＧＨｚ‐４３ＧＨｚ）、８０２．１１ａｄ  ＷｉＧｉｇ（５７ＧＨｚ‐６６ＧＨｚ）などのｍｍＷａｖｅ通信システムを支持することである。
【００５１】
本発明のさらなる応用および利点が、以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
添付の図面は、本発明の様々な実施形態を明確にし、説明することを目的としている。
【図１ａ】本発明の実施形態に係る通信デバイスの部分を示す。
【図１ｂ】本発明の実施形態に係る通信デバイスの部分を示す。
【図２】本発明の実施形態に係る通信デバイス断面を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る第２アンテナを示す。
【図４】本発明の実施形態に係る通信デバイスの断面を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る通信デバイスの部分を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る通信デバイスの断面を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る第２アンテナを示す。
【図８】本発明の実施形態に係る第２アンテナの部分を示す。
【図９】本発明の実施形態に係る少なくとも１つの開口部のスロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１ａおよび１ｂは、本発明の様々な実施形態による通信デバイス１００の部分を示す。通信デバイス１００は、おもての誘電体カバー１３１、裏の誘電体カバー１３２、およびおもての誘電体カバー１３１と裏の誘電体カバー１３２との間に円周方向に配置されている金属フレーム１１０を有するハウジング１０２を有する。金属フレーム１１０は、おもての誘電体カバー１３１と裏の誘電体カバー１３２との間に機械支持構造を形成してよい。好ましい実施形態において金属フレームは連続的であり、例えばハウジング１０２の内部に配置されるコンポーネントを完全に囲む。さらなる実施形態において、金属フレーム１１０は、ハウジング１０２の内部に配置されるコンポーネントを囲む方向において非連続的であってよく、例えば、中間に非金属領域（誘電体領域）を有してよい。
【００５４】
金属フレーム１１０はさらに、第１セットの周波数帯域ＦＢ１において放射するように構成される第１アンテナを形成する。通信デバイス１００はさらに、ハウジング１０２の内部に配置される回路１７０を含む。回路１７０は金属フレーム１１０から電気的に分離されており、金属フレーム１１０と連結され第１セットの周波数帯域ＦＢ１における第１セットの無線周波数信号を第１アンテナに供給するように構成される少なくとも１つの第１給電線１９１；１９２を含む。したがって、金属フレーム１１０は、第１セットの周波数帯域ＦＢ１の無線周波数信号を発するように構成される。
【００５５】
さらに、通信デバイス１００は、ハウジング１０２の内部に配置される第２アンテナ１５０を含む。第２アンテナ１５０は、金属フレーム１１０の少なくとも１つの開口部１２０を介して、第２セットの周波数帯域ＦＢ２において放射するように構成される１または複数の放射要素３３０；３４０（例えば図３および図７に示される）を有する。第１セットの周波数帯域ＦＢ１の少なくとも１つの周波数帯域は、第２セットの周波数帯域ＦＢ２の少なくとも１つの周波数帯域と重複しない。
【００５６】
本発明による通信デバイス１００の実施形態において、第１セットの周波数帯域ＦＢ１の全ての周波数帯域は、第２セットの周波数帯域ＦＢ２の全ての周波数帯域と重複しない。故に、第１アンテナおよび第２アンテナ１５０は共通の周波数帯域を有せず、異なる周波数帯域において放射する。そのような１つの実施形態において、第１セットの周波数帯域の各周波数帯域ＦＢ１は、４００ＭＨｚから１０ＧＨｚの間にあり、第２セットの周波数帯域ＦＢ２の各周波数帯域は、１０ＧＨｚから１００ＧＨｚの間にある。したがって、第１アンテナはＬＴＥなどの第１無線技術を支持してよい。一方、第２アンテナ１５０は５Ｇ新無線（ＮＲ）などの別の無線技術を支持してよい。無線通信技術の他の組み合わせも可能である。
【００５７】
第２アンテナ１５０は、ハウジング１０２の内部に、それぞれ図１ａおよび１ｂにおける２つの異なる実施形態において示されるように、金属フレーム１１０から分離されて配置されてもよく、金属フレーム１１０に完全にまたは部分的に統合されて配置されてもよい。図１ａに示される実施形態において、第２アンテナ１５０は金属フレーム１１０から電気的に分離され、回路１７０に隣接して配置される。この実施形態において、金属フレーム１１０の第２アンテナ１５０と開口部１２０との電磁結合は、誘電体構造を用いるように構成される。その代わりに、図１ｂに示される実施形態において、第２アンテナ１５０は、金属フレーム１１０と部分的にまたは完全に統合され、隣接して配置される。この実施形態において、金属フレーム１１０の第２アンテナ１５０と開口部１２０との電磁結合は、導電性構造を用いるように構成される。
【００５８】
図１ａおよび１ｂは、通信デバイス１００の異なる部品／コンポーネント間の相対的位置を示す。図１ａおよび１ｂに示される実施形態において、おもての誘電体カバー１３１の表面および裏の誘電体カバー１３２の表面の両方は、第１方向Ｄ１において延在する。したがって、おもての誘電体カバー１３１の表面は裏の誘電体カバー１３２の表面に対して実質的に平行である。金属フレーム１１０の（主）表面は、第１方向Ｄ１に垂直である第２方向Ｄ２において延在する。したがって、金属フレーム１１０の表面は、おもての誘電体カバー１３１の表面および裏の誘電体カバー１３２の表面のうち少なくとも一方に実質的に垂直である。誘電体カバー１３１、裏の誘電体カバー１３２、および金属フレーム１１０はそれにより、１つの場合、おおよそ長方形のボックスを形成し得て、誘電体カバー１３１および裏の誘電体カバー１３２はそれぞれ長方形ボックスの上部および底部を構成し、金属フレーム１１０は長方形ボックスの側部を（例えばハウジング１０２の側壁を支持するように）構成する。
【００５９】
回路１７０は、（図５に示される）ＰＣＢ基板２３０に配置され、おもての誘電体カバー１３１の表面および裏の誘電体カバー１３２の表面のうち少なくとも一方に対して平行であるハウジング１０２の内部に延在、すなわち、第１方向Ｄ１に延在し得る。別の実施形態において、通信デバイス１００の部品間の相対的位置は、本発明の範囲から逸脱することなく、図１ａおよび１ｂに示される相対的位置と異なってよい。
【００６０】
第１アンテナの給電、接地、およびインピーダンスローディングは、回路１７０と金属フレーム１１０との間に配置される１または複数の接続ポイント１９１；１９２を提供し得る。金属フレーム１１０は第１アンテナのエミッタとして動作し、一方、回路１７０は第１アンテナの接地として動作するか、または第１アンテナの接地を提供する。第１アンテナは、複数のセルラ周波数帯域、例えば６９８ＭＨｚから５８００ＭＨｚまでで動作するＮ×Ｎ（Ｎは正の整数である）個の複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信を支持してよい。このようなＭＩＭＯアンテナは、重複する周波数帯域で動作し、例えばＬＴＥおよびＬＴＥ  ａｄｖａｎｃｅｄにおけるキャリアアグリゲーションの支持を可能にしてよい。実施形態において、第１アンテナはモノポールアンテナ、スロットアンテナ、逆Ｆ型アンテナ、マルチ供給アンテナ、Ｔ字型アンテナ、容量性または誘導式給電のあるアンテナ、容量性または誘導式のインピーダンスローディングのあるアンテナ、チューナブルインピーダンスローディングのあるアンテナ、およびその全ての派生物を含んでよい。第１アンテナはさらに、複数のセルラ周波数帯域、例えば６９８ＭＨｚから５８００ＭＨｚまでで電磁エネルギーを効率的に放射するように構成されてよい。第１アンテナはさらに、上記周波数帯域内で１０ｄＢより良い相互分離を有し、０．２より小さいエンベロープ相関係数（ＥＣＣ）を有するように構成される。
【００６１】
図２は、通信デバイス１００の実施形態を示す。ここで、誘電体構造は第２アンテナ１５０の電磁結合を金属フレーム１１０の少なくとも１つの開口部１２０に提供するために用いられる。図２において、通信デバイス１００はさらに、ハウジング１０２の内部に配置される第１誘電体１６０を含み、金属フレーム１１０から第２アンテナ１５０を分離するように構成される。第１誘電体１６０は、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０を金属フレーム１１０における開口部１２０に電磁的に連結させるように構成される。故に、第１誘電体１６０は、図２に示されるように、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０と開口部１２０との間に配置される。加えて、第１誘電体１６０は、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０に対してインピーダンス整合されてよい。それにより、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０から第１誘電体１６０を介して伝搬される電磁エネルギーの空間インピーダンス整合が提供される。
【００６２】
第１誘電体１６０は、ポリアミドガラスファイバ（ＧＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）‐ＧＦ、ポリカーボネート（ＰＣ）‐アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）‐ＧＦ、または同種の材料の組成物であってよい。第１誘電体１６０は、概してＧＦ強化組成物に基づくナノ成形技術を介して形成されてよい。代替的に、第１誘電体１６０は、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＰＣ、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、およびポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂に基づく射出成形部として形成されてよい。
【００６３】
おもての誘電体カバー１３１、裏の誘電体カバー１３２、裏の誘電体カバー１３２の下の誘電体充填物１４０、および画面１８０などの図２に示される通信デバイス１００の他の部品の特性は、第２アンテナ１５０の性能を最大化するように構成される。
【００６４】
図２に示される実施形態において、第２アンテナ１５０は金属フレーム１１０と実質的に垂直に位置し、画面１８０に対して実質的に平行に位置する。開口部１２０は、金属フレーム１１０内に、実質的に第２アンテナ１５０の前方に形成される。それにより、開口部１２０は第２アンテナ１５０をハウジング１０２の外側の自由空間と連結して、電磁エネルギーが第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０から通信デバイス１００の表面に向けて伝搬するにつれ、電磁エネルギーのインピーダンス整合を提供する。第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０と開口部１２０との間に好適な電磁結合を提供するために、第２アンテナ１５０および開口部１２０は水平整列されるべきである。しかしながら、通信デバイス１００の設計上の考慮事項から、これは常に可能であるわけではない。
【００６５】
いくつかの実施形態において、開口部１２０は第２誘電体１２２（図４に示される）で充填される。第２誘電体１２２は、第１誘電体１６０と同じ誘電体材料または異なる誘電体材料を含んでよい。用いられ得る誘電体の例は、ポリアミドガラスファイバ（ＧＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）‐ＧＦ、ポリカーボネート（ＰＣ）‐アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）‐ＧＦ、または同種の材料の組成物であってよい。第２誘電体１２２は、概してＧＦ強化組成物に基づくナノ成形技術を介して形成されてよい。これは、第２誘電体１２２が金属フレームに対する高い密着性、高い剛性の機械的特性並びに低い散逸性エネルギー損失を有することを意味する。代替的に、第２誘電体１２２は、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ＰＣ、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、およびポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂に基づく射出成形部として形成されてよい。
【００６６】
図３は、第２アンテナ１５０の実施形態を示す。この実施形態における第２アンテナ１５０は、複数の導電層３２０を含むモノリシック集積モジュール３１０に基づく。導電層３２０および層間導電層における導電パターンは、放射要素３３０；３４０のサブアレイ、これらの放射要素の給電線、並びに信号回路および関連コンポーネントのアセンブリ接続パッドを形成するように構成される。給電線および信号回路コンポーネントは、明確にするために図３では示されない。図３に示されるように、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０は、放射要素３３０の第１アレイおよび放射要素３４０の第２アレイを含んでよい。放射要素３３０の第１アレイは、図１ａおよび１ｂに示されるように第１方向Ｄ１において実質的に放射するように構成されてよい。第１方向Ｄ１は、おもての誘電体カバー１３１の表面および裏の誘電体カバー１３２の表面のうち少なくとも一方に対して平行であってよい。さらに、放射要素３４０の第２アレイは、図１ａおよび１ｂに示されるように、第１方向Ｄ１に対して垂直である第２方向Ｄ２において実質的に放射するように構成されてよい。故に、第２方向Ｄ２は、おもての誘電体カバー１３１の表面および裏の誘電体カバー１３２の表面のうち少なくとも一方に対して垂直であってよい。
【００６７】
いくつかの実施形態において、放射要素３３０の第１アレイはエンドファイア放射要素３３０、例えば、導波管アンテナ、スロットアンテナ、モノポールアンテナ、逆Ｆ型アンテナ、およびその派生物である。エンドファイア放射要素３３０の給電は信号給電線ビア３３１を用いて提供され、接地は複数の接地線３３２を用いて構成される。放射要素３４０の第２アレイは、ブロードサイド放射要素３４０、例えば単一または二重偏波パッチアンテナ要素、または積み重ねられたパッチ、またはその派生物である。ブロードサイド放射要素３４０の給電は、信号給電線ビア３４１を用いて提供される。給電線ビアはアンテナ要素への接続ポイントであり、給電線ビアはアンテナインピーダンスを整合させるように構成される。
【００６８】
放射要素３３０；３４０は第２アンテナ１５０内にモノリシック集積されてよく、第２アンテナ１５０内の放射要素３３０；３４０の数は実装形態に依存する。任意の特定の数のエンドファイア放射要素３３０またはブロードサイド放射要素３４０、並びにそれぞれの割り当てトポロジは、本発明の範囲内である。第２アンテナ１５０は、任意の誘電体材料を利用した、プリント基板（ＰＣＢ）、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）または任意の他のモノリシック多層技術を用いて製造されてよい。また、回路１７０は、適切な材料を利用して、ＰＣＢ、ＬＴＣＣ、または任意の他のモノリシック多層技術を用いて製造されてよい。
【００６９】
図４は、実施形態に係る通信デバイス１００の第２アンテナ１５０の設計を示す。図４において、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０は、回路１７０に隣接して配置されている。いくつかの実施形態において、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０は、回路１７０および第２アンテナ１５０に共通である基板、例えばＰＣＢに配置される。他の実施形態において、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０は代わりに、モノリシック集積基板に配置されるか、または導電部材がエッチングされた成形プラスチックを用いて製造されてよい。
【００７０】
図４はさらに、実施形態に係る金属フレーム１１０の開口部１２０および第１誘電体１６０に対する第２アンテナ１５０の位置を示す。第１誘電体１６０は、金属フレーム１１０と回路１７０との間に位置し、第１アンテナの効率的な動作のために必要とされる隙間を提供する。いくつかの実施形態において、第１誘電体１６０の幅は１ｍｍから５ｍｍの範囲内で変化してよい。
【００７１】
通信デバイス１００は、金属フレーム１１０の開口部１２０に第２アンテナ１５０の電磁結合を形成するように構成される誘電体部材および導電部材を含む。通信デバイス１００の誘電体部材は、例えばおもての誘電体カバー１３１（例えば前面ガラス）、裏の誘電体カバー１３２（例えば裏面ガラス）、第１誘電体１６０（例えばインサート成形部品）、誘電体充填物１４０（例えばプラスチックスペーサ）、並びにセラミックを含むもの、および関連する誘電体部材を含む。通信デバイス１００の導電部材は、例えば回路１７０、画面１８０、金属フレーム１１０、ＰＣＢ、遮蔽構造物、機械的金属構造物、および関連する導電部材を含む。通信デバイス１００の誘電体部材および通信デバイス１００の導電部材は、アンテナ要素から自由空間に向けて伝達波動伝搬を支持するように構成される。それにより、構造の不連続部における電磁波の反射は最小化されるので、より良い放射特性が提供される。エネルギー流の方向は概して通信デバイス１００の表面に沿っており、一般的におもての誘電体カバー１３１の表面および／または裏の誘電体カバー１３２の表面に沿っている。したがって、第２アンテナ１５０の放射パターンは概して、通信デバイス１００の表面に沿って指向される。
【００７２】
いくつかの実施形態において、第２アンテナ１５０の放射要素３３０；３４０は進行波ｖ１の位相速度を有する進行波アンテナとして構成される。進行波アンテナは、遅波構造または速波構造のいずれであってもよい。 
【００７３】
進行波アンテナの遅波構造が用いられる場合、第２アンテナ１５０におけるビームフォーミングは通信デバイス１００に沿って放射するように構成され、場合によりエンドファイア方向と呼ばれる。したがって、金属フレーム１１０構造、通信デバイス１００の誘電体部材、および通信デバイス１００の導電部材は、自由空間における光速、すなわち、
【数１】
0006946466.tif 000002
である
【数２】
0006946466.tif 000003
と等しいか、または自由空間における光速より低い進行波の位相速度を有する遅波構造を形成する。自由空間への放射は、通信デバイス１００の誘電体部材および通信デバイス１００の導電部材の外部表面、すなわち、上記一部の不連続部、曲率、不均一で実行される。したがって、周波数帯域およびビームフォーミング特性は、図４に示される構造の幾何学パラメータにより規定される。
【００７４】
進行波アンテナの速波構造が用いられる場合、第２アンテナ１５０におけるビームフォーミングは、おもての誘電体カバー１３１の表面および／または裏の誘電体カバー１３２の表面に対して角度をなして放射するか、おもての誘電体カバー１３１の表面および／または裏の誘電体カバー１３２の表面と概して垂直に放射するように構成され、場合によりブロードサイド方向と呼ばれる。したがって、金属フレーム１１０構造、通信デバイス１００の誘電体部材、および通信デバイス１００の導電部材は、自由空間における、光速、すなわち、
【数３】
0006946466.tif 000004
よりも高い進行波の位相速度を有する速波構造を形成する。金属フレーム１１０構造、通信デバイス１００の誘電体部材、および通信デバイス１００の導電部材は、金属フレーム１１０の開口部１２０の表面、おもての誘電体カバー１３１の表面、または裏の誘電体カバー１３２の表面に沿って、第２アンテナ１５０が電磁波を自由空間にユニット長ごとに小刻みに放射するように構成される。電磁波が通信デバイス１００構造に沿ってＰＣＢベースの連結要素から自由空間に向けて進むと、誘電体で充填された開口部１２０の至る所に電磁エネルギーが漏洩する。正方向からのビームの放射角θ１は、
【数４】
0006946466.tif 000005
と規定され、主要ローブが最大発生角度を示す。したがって、周波数帯域およびビームフォーミング特性は、金属フレーム１１０構造、通信デバイス１００の誘電体部材、および通信デバイス１００の導電部材の誘電体特性により規定される。
【００７５】
図５は、第２アンテナ１５０の電磁結合を金属フレーム１１０に提供するために導電性構造が用いられる通信デバイス１００の実施形態を示す。図５において、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０は開口部１２０において金属フレーム１１０とガルバニック接触する。図５に示されるように、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０は、第１アンテナの放射構造の一部を形成するように金属フレーム１１０内に少なくとも部分的に統合されてよい。図５はさらに、ＰＣＢ基板２３０を示す。ＰＣＢ基板２３０と金属フレーム１１０との間のギャップは、第１セットの周波数帯域ＦＢ１で放射するように構成される。第２給電線２４１、２４２、２４３は、ＰＣＢ基板２３０において回路１７０を金属フレーム１１０と接続する。
【００７６】
図６は、第２アンテナ１５０が金属フレーム１１０とガルバニック接触する実施形態に係る金属フレーム１１０内の第２アンテナ１５０の位置を示す。金属フレーム１１０の開口部１２０は第２誘電体１２２で充填されてよい。第２誘電体１２２は、これまでに言及したものと同じ誘電体材料、または異なる誘電体材料を第１誘電体１６０として含んでよい。第２誘電体１２２は、挿入成形または任意の適切な他の技術を用いて製造され得る。
【００７７】
第２アンテナ１５０は、開口部１２０に近接して貼り付けられてよい。図６に示される実施形態において、第２アンテナ１５０は金属フレーム１１０の表面に対して実質的に平行に、および画面１８０と実質的に垂直に位置している。無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）２４０は、開口部１２０から逆側において第２アンテナ１５０に貼り付けられる。いくつかの実施形態において、第２アンテナ１５０は、ＲＦＩＣ２４０のフリップｃｈｉｐ接続、ワイヤボンディング、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を用いるパッケージングまたは関係技術を利用する。
【００７８】
実施形態によると、回路１７０は第２給電線２４１を含んでよい。第２給電線２４１は、第２アンテナ１５０のＲＦＩＣ２４０に接続されてよく、データ、電力および制御信号をＲＦＣＩ２４０に供給するように構成されてよい。さらに、第２給電線２４１は金属フレーム１１０に接続され、回路１７０の接地に第１アンテナを接地するように構成される遮蔽を含んでもよい。故に、第２給電線２４１は第１アンテナの接地、並びに第２アンテナ１５０の信号源として動作する。この実施形態は、第１アンテナおよび第２アンテナ１５０に必要とされる最小容量を提供する。アンテナの容量は、第２セットの周波数帯域ＦＢ２を含む全ての周波数帯域において、放射のために効率的に再使用される。
【００７９】
いくつかの実施形態において、第２アンテナ１５０を有する金属フレーム１１０の厚さは１．５ｍｍ以下であり、第２アンテナ１５０の厚さは１ｍｍ以下である。
【００８０】
図６に示される実施形態による通信デバイス１００は、ハウジング１０２の内部に配置され、第２アンテナ１５０の位置に関してハウジング１０２において内側に延在する第１誘電体１６０を含む。第１誘電体１６０は、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０を、おもての誘電体カバー１３１および裏の誘電体カバー１３２にそれぞれ電磁的に連結するように構成される。実施形態において、第１誘電体１６０は、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０間、おもての誘電体カバー１３１と裏の誘電体カバー１３２との間にそれぞれ配置される。第１誘電体１６０は、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０、おもての誘電体カバー１３１、および裏の誘電体カバー１３２の間の空間を（アセンブリにおける考慮により）完全にまたは部分的に充填してよい。
【００８１】
図７は、第２アンテナ１５０の実施形態を示す。この実施形態における第２アンテナ１５０は、複数の導電層３２０を含むモノリシック集積モジュール３１０に基づく。導電層３２０および層間導電層における導電パターンは、放射要素３３０；３４０のサブアレイ、これらの放射要素の給電線、および信号回路並びに関連コンポーネントのアセンブリ接続パッドを形成するように構成される。給電線および信号回路コンポーネントは、明確にするために図７では示されない。第２アンテナ１５０のＲＦＩＣ２４０は、第２アンテナ１５０の放射要素３３０；３４０の給電サブアレイであり、開口部１２０を介して電磁フィールドを励起するように構成される。したがって、自由空間への電磁的放射は、金属フレーム１１０の開口部１２０を介して実行される。表面３１１で、金属フレーム１１０と第２アンテナ１５０との間にガルバニック接触が提供され、第２セットの周波数帯域ＦＢ２において動作するための電磁結合が確保される。図７に示されるように、第２アンテナ１５０の１または複数の放射要素３３０；３４０は、放射要素３３０の第１アレイおよび放射要素３４０の第２アレイを含んでよい。放射要素３３０の第１アレイは、図１ａおよび１ｂに示される第１方向Ｄ１において実質的に放射するように構成されてよい。第１方向Ｄ１は、おもての誘電体カバー１３１の表面および裏の誘電体カバー１３２の表面のうち少なくとも一方に対して平行であってよい。さらに、放射要素３４０の第２アレイは、図１ａおよび１ｂに示されるように、第１方向Ｄ１に対して垂直である第２方向Ｄ２において実質的に放射するように構成されてよい。故に、第２方向Ｄ２は、おもての誘電体カバー１３１の表面および裏の誘電体カバー１３２の表面のうち少なくとも一方に対して垂直であってよい。
【００８２】
図８は、第２アンテナ１５０の断面を示す。図８に示される実施形態において、放射要素３３０の第１アレイはエンドファイア放射要素３３０、例えば、導波管アンテナ、スロットアンテナ、モノポールアンテナ、逆Ｆ型アンテナ、およびその全ての派生物である。エンドファイア放射要素３３０は、金属フレーム１１０の開口部１２０との電磁結合のために接触面３１１を利用する。この場合、ビームフォーミングは実質的に、通信デバイス１００に沿って、エンドファイア方向にある。放射要素３４０の第２アレイは、ブロードサイド放射要素３４０、例えば単一または二重偏波のダイホールアンテナ要素、スロットアンテナ、導波管アンテナ、およびその派生物である。ブロードサイド放射要素３４０は、金属フレーム１１０、および画面、内部の導電性構造、並びに関連コンポーネントの表面などの隣接する金属部品に対する励磁電流である。この場合、回路１７０のＰＣＢと金属フレーム１１０との間の空隙は、通信デバイス１００のビームフォーミング構造の一部を形成する。
【００８３】
放射要素３３０；３４０は第２アンテナ１５０内にモノリシック集積されてよく、第２アンテナ１５０内の放射要素３３０；３４０の数は実装形態に依存する。任意の特定の数のエンドファイア放射要素３３０またはブロードサイド放射要素３４０、並びにそのそれぞれの割り当てトポロジは、本発明の範囲内である。
【００８４】
図９は、通信デバイス１００の実施形態を示しており、少なくとも１つの開口部１２０は、並んで配置された複数のスロットを含む。図９に示される実施形態において、複数のスロットは、並んで交互に配置されている第１タイプのスロットおよび第２タイプのスロットを含む。第１タイプのスロットは第１偏波のために構成され、第２タイプのスロットは第１偏波に直交する第２偏波のために構成される。これは、第１偏波の信号が第１タイプのスロットを介してのみ放射可能であることを意味する。同じように、第２偏波の信号は第２タイプのスロットを介してのみ放射可能である。
【００８５】
図９に示される実施形態は、第２アンテナ１５０のエンドファイア放射要素３３０が２つの異なる偏波、垂直（Ｖ）偏波、および水平（Ｈ）偏波でそれぞれ放射するように配置される場合に用いられ得る。垂直偏波において放射するように構成される第２アンテナ１５０のエンドファイア放射要素３３０は、水平偏波において放射するように構成される第２アンテナ１５０のエンドファイア放射要素３３０と交互に配置される。故に、開口部１２０は、垂直偏波および第２偏波のために異なる形状のスロットを含むべきである。さらに、スロットは、ＶＨＶＨＶＨＶＨパターンを有するなど、第２アンテナ１５０のエンドファイア放射要素３３０偏波に対応して交互に配置されるべきである。
【００８６】
第２アンテナ１５０のビームフォーミング特性は、第２アンテナ１５０と少なくとも１つの開口部１２０との電磁結合のための誘電体構造を用いる実施形態についてここで説明される。エンドファイア放射要素３３０は金属フレーム１１０に向けて電磁エネルギーを発し、開口部１２０は電磁エネルギーを自由空間に効率的に連結して水平方向におけるビームフォーミングをもたらすように構成される。ブロードサイド放射要素３４０は、裏の誘電体カバー１３２の下の誘電体充填物１４０に向けて電磁エネルギーを発し、垂直方向において実質的にビームフォーミングを行う。エンドファイア放射要素３３０への信号の供給のブロードサイド放射要素３４０への信号の供給に対する位相調整は、あらゆる任意の角だけ垂直平面においてビームチルティングをもたらす。エンドファイア放射要素３３０の第１アレイ内、およびブロードサイド放射要素３４０の第２アレイ内における近接要素の位相制御は、水平面における（すなわち、金属フレーム１１０の線に沿って）ビームチルティングを可能にする。
【００８７】
第２アンテナ１５０のビームフォーミング特性は、第２アンテナ１５０の少なくとも１つの開口部１２０との電磁結合のために導電性構造を用いる実施形態についてここで説明される。第２アンテナ１５０のビームフォーミングは、異なるアンテナ要素の位相制御およびスイッチングにより実行される。エンドファイア放射要素３３０は、金属フレーム１１０の開口部１２０との電磁結合のために接触面４１１を利用する。この場合、ビームフォーミングは概して、通信デバイス１００に沿ってエンドファイア方向において指向する。ブロードサイド放射要素３４０、例えば単一または二重偏波のダイホールアンテナ要素、スロットアンテナ、導波管アンテナ、およびその派生物である。ブロードサイド放射要素３４０は、金属フレーム１１０、および画面、内部の導電性構造、並びに関連コンポーネントの表面などの隣接する金属部品に対する励磁電流である。この場合、回路１７０のＰＣＢと金属フレーム１１０との間における空気充填ギャップは、通信デバイス１００のビームフォーミング構造の一部を形成する。実施形態において、ブロードサイド放射要素３４０の第２アレイは、図８に示されるように第２アンテナ１５０の各側に位置する。この場合、ｍｍＷａｖｅビームフォーミングは、通信デバイス１００の表側の両方（画面側）、および通信デバイス１００の裏側を覆っている。ブロードサイド放射要素３４０の第２アレイおよびエンドファイア放射要素３３０の第１アレイに供給される信号の位相制御は、異なるビーム間の任意の中間方向に向かうビームフォーカシングを可能にする。サブアレイ３４０内、およびサブアレイ３３０内の近接要素に対する位相制御は、水平面において（金属フレーム１１０線に沿って）ビームチルティングを可能にする。
【００８８】
ここで通信デバイス１００は、例えば、ユーザデバイス、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  ｔｈｉｎｇｓ（ＩｏＴ）デバイス、センサデバイス、無線端末および／または携帯端末と呼ばれてよく、無線通信システムにおける無線通信を可能にし、場合によりセルラ無線システムとみなされることもある。ＵＥはさらに、携帯電話、セルラ電話、コンピュータタブレットまたは無線機能を有するラップトップとみなされてよい。本文脈におけるＵＥは、例えば、ポータブル、ポケット内収容可能、手持ち、コンピュータ内蔵、または、車載のモバイルデバイスであり得て、無線アクセスネットワークを介して、別のレシーバ若しくはサーバなどの別のエンティティと音声および／またはデータを通信可能である。ＵＥは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１準拠した、無線媒体（ＷＭ）への媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）インタフェースを含む任意のデバイスであるステーション（ＳＴＡ）であってよい。通信デバイス１００は、３ＧＰＰに関連するＬＴＥおよびＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおいて、ＷｉＭａｘおよびその展開、および新無線などの第５世代無線技術において通信するために構成されてもよい。
【００８９】
さらに、当業者であれば本通信装置の実施形態が、本解決手段を実行するための、例えば機能、手段、ユニット、要素等の形で必要な通信機能を有することに気付く。このような他の手段、ユニット、要素および機能の例は、プロセッサ、メモリ、バッファ、制御ロジック、エンコーダ、デコーダ、レートマッチャ、デレートマッチャ、マッピングユニット、乗算器、決定ユニット、選択ユニット、スイッチ、インタリーバ、デインタリーバ、変調器、復調器、入力、出力、アンテナ、増幅器、受信機ユニット、送信機ユニット、ＤＳＰ、ＭＳＤ、ＴＣＭエンコーダ、ＴＣＭデコーダ、電力供給ユニット、電力フィーダ、通信インタフェース、通信プロトコル等であり、これらは、本解決手段を実行するために、共に適切に配置される。
【００９０】
特に、通信デバイス１００の（１または複数の）プロセッサは、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、処理ユニット、処理回路、プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプロセッサ、または命令を解釈および実行し得る他の処理論理のうち１または複数の例を含んでよい。「プロセッサ」という表現は、したがって、例えば、上述されたものの何れか、いくつか、または全てのような、複数の処理回路を含む処理回路を表してよい。処理回路は、呼び出し処理制御、ユーザインタフェース制御等のようなデータバッファリングおよびデバイス制御機能を含む、データの入力、出力、および処理のためのデータ処理機能をさらに実行してよい。
【００９１】
最後に、本発明は上記に記載されている実施形態に限定されず、添付の独立クレームの範囲内の全ての実施形態に関し、組み込まれることを理解されたい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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