JP2009538573A

JP2009538573A - 複数のミリ波信号による通信のための装置及び方法

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Publication number: JP2009538573A
Application number: JP2009512229A
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Inventors: ロバートハーダッカー; ロバートアンガー
Original assignee: Sony Corp
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Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2009-11-05
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Abstract

本発明の実施形態による超高帯域幅データ送信を実現するために、ほぼ平行な経路内を進む複数の平行な６０ＧＨｚ帯域の周波数信号を使用する。コネクタ又はハウジングが、組み込まれたアンテナの対を有する複数の金属化された接地シェル又は接地チャンバを含む。送信機アンテナと受信機アンテナとの間に物理的接触は存在しない。その代わりに、金属化された接地コネクタチャンバにより、すべて同じ周波数で動作する隣接する無線リンク間に分離性が与えられる。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、一般に無線通信システムに関係する。より具体的には、本発明は、ミリ波ＲＦ信号の送信において使用するコネクタ及びその他の装置に関する。

無線通信集積回路の設計分野における近年の進歩により、大幅に値下げした価格で、非常に高い周波数及びデータレートでの放送能力が保証されるようになった。１つの集積回路チップ上にミリ波スペクトルの周波数に対応する無線処理回路及び信号処理回路の両方を取り付けた集積回路が開発されている。

６０ＧＨｚ帯域（すなわち、５７〜６５ＧＨｚ）における無線送信にはいくつかの優位点がある。１つめには、この帯域は、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）による認可を必要とせず、さらにこの帯域は、残りの世界の国のほとんどにおいても認可を必要としない点が挙げられる。２つめには、波長が極めて短いため、この帯域の使用には、無線処理回路及び信号処理回路と同じ集積回路に組み込むことができる非常に小型のアンテナしか必要としない点が挙げられる。さらに、６０ＧＨｚの周波数帯域では、毎秒数ギガビット（「Ｇｂｐs」）の命令速度を含む非常に高いデータ転送レートを得ることができる。これにより、以下に限定されるわけではないが、未圧縮の、高品位テレビ（ＨＤＴＶ）信号、高品位映画ファイルの携帯機器への高速無線送信、又はその他の有用な高帯域幅用途を含む非常に大量のデータの無線送信が可能になる。

非常に高い無線帯域幅の実用性は、数メートル又はそれ以上の送信距離を伴う用途に限定されるわけではない。いくつかの通信リンクの用途では、高帯域幅信号を、例えば、２、３センチメートル又はそれ以下の距離のような比較的短距離にわたって無線送信することが望まれる。

（例えば、１つの送信機に対して３２回線などの、）１つの送信機につながる多数の回線又はデータ伝送路が存在して、１Ｇｂｐｓのチャネルなどの高いデータレートに達する場合、無線モードでの高帯域幅データ伝送の方が有利になる場合がある。このように、３２の信号が同時に送信されて、連続的に送信を行う１Ｇｂｐｓのチャネルの中に多重送信される場合、データ発信源と受け手との間で有線接続を介して得ることができる帯域幅よりも、無線送信の方が優れた帯域幅を提供することができる。従って、いくつかの用途において重要なことは、無線信号が進む距離ではなく、むしろこのような無線信号の帯域幅であるということになる。このようにして、１ｃｍ又は２ｃｍの送信距離（又はそれ以下）を容認できるようになる。これにより、送信機と受信機との間にある程度の分離性も与えられる。

デジタル通信、娯楽、及びビジネスの用途が進化してきたことにより、帯域幅要件が増加し続けるようになる。ミリ波の周波数信号に関連する帯域幅は比較的大きなものであるが、それでもなお、ミリ波の周波数スペクトルを使用して、数百Ｇｂｐｓ又はそれ以上の極めて高い帯域幅能力を得ることが望まれている。

本発明の実施形態による超高帯域幅データ送信を実現するために、ほぼ平行な経路内を進む複数の平行な６０ＧＨｚ帯域幅の周波数信号（又は別のミリ波信号）を使用する。コネクタ又はハウジングが、組み込んだアンテナの対を有する金属化された接地シェル又は接地チャンバを含む。外観においては、このハウジングは、コネクタシェル内に含まれるピン間の物理的接触を可能にする従来のコンピュータ部品用の電源コネクタに使用されるハウジングと類似したものである。この例では、送信機と受信機のアンテナ間に物理的接触は存在しない。その代わりに、金属化された接地コネクタチャンバ又は接地シェルにより、すべて同じ周波数で動作することができる隣接する無線リンク間に分離性が与えられる。シェルの物理的パラメータを慎重に選択することにより、送信機に必要な電力が低下している間、導波路が作成されて、伝送効率が高まるようになる。

別の実施形態では、第１のハウジングが、第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を備える。この第１の複数のチャンバ内に第１の複数のアンテナが配置され、このアンテナは、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされる。第２のハウジングは、第２の複数のチャンバを定める第２の複数の壁を備える。この第２の複数のチャンバ内に第２の複数のアンテナが配置され、このアンテナも同じ周波数で通信するようにされる。第１の複数のチャンバ又は第２の複数のチャンバのいずれかの個々のチャンバを定める少なくとも１つの壁の少なくとも一部は導電材料で構成される。第１のハウジングが第２のハウジングに隣接する場合、第１の複数のチャンバは、第２の複数のチャンバと位置合わせされるようになる。

１つの態様では、第１及び第２の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む複数の信号で通信するようにされる。

別の態様では、第１の複数のチャンバ内に、第１の複数の半導体素子が少なくとも部分的に配置される。この第１の複数の半導体素子は、内部に配置された第１の複数のアンテナを含む。第２の複数のチャンバ内には、第２の複数の半導体素子が少なくとも部分的に配置される。この第２の複数の半導体素子は、内部に配置された第２の複数のアンテナを含む。

別の態様では、第１及び第２のハウジングは、第１のハウジングが第２のハウジングに隣接して配置された状態でプリント基板に機械的に及び電気的に接続される。

さらに別の態様では、第１のハウジングが第１のプリント基板に機械的に及び電気的に接続され、第２のハウジングが第２のプリント基板に機械的に及び電気的に接続される。この第１及び第２のプリント基板は互いに隣接して配置されるようにされ、これにより、第１のハウジングが第２のハウジングに隣接して配置されるようになる。

代替の実施形態では、第１のハウジングを第２のハウジングに隣接して配置するステップが通信方法に含まれる。第１のハウジングは、第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を有し、第２のハウジングは、第２の複数のチャンバを定める第２の複数の壁を有する。第１又は第２の複数のチャンバのいずれかの個々のチャンバを定める少なくとも１つの壁の少なくとも一部は導電材料で構成される。第１のハウジングが第２のハウジングに隣接する場合、第１の複数のチャンバが第２の複数のチャンバと位置合わせされるようになる。第１の複数のチャンバ内に配置された複数のアンテナを使用して、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で複数の無線信号が送信される。第２の複数のチャンバ内に配置された第２の複数のアンテナを使用して、この複数の無線信号が受信される。

別の態様では、ほぼ平行な複数の経路で複数の無線信号が送信される。

本発明には追加の態様が存在する。従って、上記は、本発明のいくつかの実施形態及び態様の簡単な概要にすぎないことを理解されたい。追加の実施形態及び態様については以下で言及する。本発明の思想又は範囲から逸脱することなく、開示する実施形態に対して数多くの変更を行うことができることもさらに理解されたい。従って、上記の概要は、本発明の範囲を限定することを意図されたものではない。正しくは、本発明の範囲は、添付の請求項及びそれらの均等物により決定されるべきである。

本発明のこれらの及び／又はその他の態様及び利点は、添付図面と関連して行われるいくつかの実施形態についての以下の説明から明らかになると共にさらに容易に理解されるであろう。

以下の説明は、本発明を実行するために企図される現在のところ最良の形態である。実施例を添付図面に示す本発明の実施形態を詳細に参照していくが、図面全体を通じて同じ参照番号は同じ要素を意味するものとする。本発明の範囲から逸脱することなく別の実施形態を使用することができ、構造上及び動作上の変更を行うこともできると理解されたい。

本発明の実施形態によれば、ほぼ平行な経路で複数の平行な６０ＧＨｚ帯域幅の周波数信号（又は別のミリ波信号）を送信することにより、超高帯域幅データ送信が実現される。個々の信号は、信号毎に１又はそれ以上の送信アンテナを使用する構成により実現される狭い信号電波を介して送信される。通常、同じ（又は極めて類似した）周波数で送信される複数の平行な無線信号は、信号干渉の可能性を有する。

本発明の実施形態は、金属化された接地シェル又は接地チャンバを使用してこの問題を解決するものである。送信機アンテナと受信機アンテナとの対が、金属化されたコネクタ又はハウジングに組み込まれる。外観においては、このハウジングは、従来のコンピュータ部品用の電源コネクタに使用されるハウジングと類似したものとなる。しかしながら、送信機アンテナと受信機アンテナとの間に物理的接触は存在しない。その代わりに、金属化された接地コネクタチャンバ又は接地シェルにより、すべて同じ周波数で動作することができる隣接する無線リンク間に分離性が与えられる。

この接地チャンバによって、上記アンテナの対が高密度で配列できるようになることにより、多Ｇｂｐｓのデータ通信が可能となる。追加の利点として、コネクタハウジングにより、機械的に整列した送信機及び受信機のリンクが提供されるという点が挙げられる。最初に、各個々の能動素子又はアンテナが、コネクタハウジング内の個々のチャンバ内に整列する。次にコネクタが、１又はそれ以上の個々の能動素子を、電力の使用及び信号の漏れを最小化する最適な構成に機械的に整列させる。これにより、導波路構造が作り出される。非常に正確な整列を必要とする傾向にある光学的又は電気機械的コネクタとは異なり、本発明の実施形態では「いいかげんな」組立／整列が許される上に、なおも最適な通信性能が実現される。ユーザ体験としては、アンテナ間に物理的接触が発生しない点を除いて、今日のコンピュータ部品の電源コネクタの使用法と類似しており、唯一の接触はコネクタハウジングそのものを介して行われる。

ここで図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、無線ミリ波通信で使用するためのコネクタアセンブリ１０１が示されている。示しているのは、第１のハウジング１０３及び第２のハウジング１０５である。第１のハウジング１０３は、１次元配列で配置された複数の突起１０９により定められる第１の複数のチャンバ１０７から成る。個々のチャンバ１０７は複数の外壁１１３及び複数の内壁１１１を含み、これらの壁はチャンバ１０７を定めると共にアルミニウムなどの接地した導電材料で構成される。これに対して、代替の実施形態では、個々のチャンバの外壁１１３を導電材料で構成するか、或いはチャンバ本体全体を導電材料で構成することもできる。

複数の半導体素子１１５が、第１のハウジング１０３内に組み込まれると共に第１の複数のチャンバ１０７内に部分的に配置される。この複数の半導体素子１１５は複数のアンテナ（図示せず）を含み、これらのアンテナの各々の少なくとも一部は、第１の複数のチャンバ１０７内に位置するように半導体素子１１５内に配置される。従って、個々のチャンバ１０７は少なくとも１つのアンテナを含み、これらのアンテナは、チャンバ１０７の長さに沿って送られる比較的狭い信号電波を送信するようにチャンバ１０７内に構成及び整列されることになる。アンテナの各々は、例えば、６０ＧＨｚ帯域幅などのミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされる。内部に１又はそれ以上のコネクタを有する複数のケーブル１２７により、第１のハウジング１０３内の半導体素子１１５と、回路基板（図示せず）又は別の素子との間に電気的接続が与えられる。

第２のハウジング１０５は、１次元配列で配置された第２の複数のチャンバ１１７から成る。図１Ｂで最もよくわかるように、個々のチャンバ１１７は、ハウジング１０５の複数の内壁１１９によって定められ、第１のハウジング１０３の複数の突起１０９のうちの１つを受け入れるようにされる。個々の内壁１１９は、アルミニウムなどの導電材料で構成され、電気的に地面に接続される。第２の複数の半導体素子１２１が、第２のハウジング１０５内に組み込まれると共に第２の複数のチャンバ１１７内に部分的に配置される。第２の複数の半導体素子１２１は第２の複数のアンテナ（図示せず）を含み、これらのアンテナは、アンテナの各々の少なくとも一部が第２の複数のチャンバ１１７内に位置するように半導体素子１２１内に配置される。

従って、個々のチャンバ１１７は少なくとも１つのアンテナを含み、これらのアンテナは、第１のハウジング１０３のチャンバ１０７のうちの１つの中に位置するアンテナの１つによって生成される信号電波を受信するようにチャンバ１１７内に構成及び整列されることになる。複数のケーブル１２９により、第２のハウジング１０５内の半導体素子１２１と、回路基板（図示せず）又は別の素子との間に電気的接続が与えられる。

図１Ｂで最もよくわかるように、第１のハウジング１０３が第２のハウジング１０５と嵌合した場合、第１のハウジング１０３内に組み込まれたアンテナは、第２のハウジング１０５内に組み込まれたアンテナと間隔を空けた関係にある。第１のハウジング１０３は、第２のハウジング１０５上の止め具１２３を係合するようにされたラッチ１２５を有し、これにより、第１のハウジング１０３を第２のハウジング１０５に取り外し可能に装着する。しかしながら、別の実施形態では、同様に別の結合器を使用することもできる。ハウジングが接続されると、第１の複数のチャンバ１０７と第２の複数のチャンバ１１７とが互いに位置合わせされ、これにより、事実上複数の統一され、金属化されたチャンバ又はシェルが形成されるようになり、これらが、アンテナの対の間を進むことができる（例えば、６０ＧＨｚ帯域信号のような）ミリ波周波数信号用の導波路の機能を果たす。このようにして、第１のハウジング１０３内の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む無線信号を介して第２のハウジング１０５内の複数のアンテナと通信するようにされ、これにより、超高帯域幅のデータ送信機能が備わるようになる。

コネクタアセンブリ１０１が、同じ周波数で動作する隣接信号間に分離性を与えるということが理解できる。ハウジングの各々の内部の個々のチャンバは、内部にアンテナを設置するハウジングに対して、設置されたアンテナを機械的に整列させ、これを支持する。また、嵌合されたハウジングは、アンテナを機械的に整列させると共に互いに間隔を与える。

別の実施形態では、ラッチなどのハウジング結合器は使用されない。代わりにアセンブリが提供され、第１及び第２の複数のチャンバ１０７、１１７は、比較的短い時間で互いに位置合わせされ、この間にデータ転送を行うことができる。従って、データを転送するために、例えば、比較的短い時間に２組のチャンバを（係止するのではなく）手動で位置合わせし、結合させることができる。

図１Ａ及び図１Ｂの実施形態では、複数のチャンバ１０７、１１７は、５対のチャンバが１次元配列した形で構成される。これに対して、代替の実施形態では、一対のアンテナのみの使用を含む、より多い数の、又はより少ない数のチャンバの対を使用することができる。

本発明のさらに別の実施形態を図２Ａ及び図２Ｂに示しており、ここでは、コネクタアセンブリ２０１は、無線ミリ波通信のために２次元配列のチャンバを使用する。このコネクタアセンブリ２０１は、この２次元配列のチャンバ及びアンテナが使用されること以外は、図１Ａ及び図１Ｂのコネクタアセンブリと概ね同じものである。

第１のハウジング２０３は、２次元配列で配置された複数の突起２０７により定められる第１の複数のチャンバ２０５から成る。個々のチャンバ２０５は、地面に接続されているアルミニウムなどの導電材料で構成された複数の外壁２１１と複数の内壁２０９とを有する。複数の半導体素子２１３が第１のハウジング２０３内に組み込まれると共に第１の複数のチャンバ２０５内に部分的に配置される。

複数の半導体素子２１３は複数のアンテナ（図示せず）を含み、これらのアンテナの各々の少なくとも一部は、第１の複数のチャンバ２０５内に位置するように半導体素子２１３内に配置される。アンテナの各々は、例えば、６０ＧＨｚ帯域などのミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされる。１又はそれ以上の信号導体を潜在的に有する複数のケーブル２２７により、第１のハウジング２０３内の半導体素子２１３と、回路基板（図示せず）又は別の素子との間に電気的接続が与えられる。

第２のハウジング２１５は、２次元配列で配置された第２の複数のチャンバ２１７から成る。図２Ｂで最もよくわかるように、個々のチャンバ２１７は、複数の内壁２１９によって定められ、第１のハウジング２０３の複数の突起２０７のうちの１つを受け入れるようにされる。個々の内壁２１９は、アルミニウムなどの導電材料で構成され、電気的に地面に接続される。第２の複数の半導体素子２２１が、第２のハウジング２１５内に組み込まれると共に第２の複数のチャンバ２１７内に部分的に配置される。

第２の複数の半導体素子２２１は第２の複数のアンテナ（図示せず）を含み、これらのアンテナは、アンテナの各々の少なくとも一部が第２の複数のチャンバ内に位置するように半導体素子２２１内に配置される。第２の複数のアンテナの各々は、第１の複数のアンテナと同じ周波数で通信するようにされる。複数のケーブル２２９により、第２のハウジング２１５内の半導体素子２２１と、回路基板（図示せず）又は別の素子との間に電気的接続が与えられる。

図２Ｂで最もよくわかるように、第１のハウジング２０３が第２のハウジング２１５と嵌合した場合、第１のハウジング２０３内に組み込まれたアンテナは、第２のハウジング２１５内に組み込まれたアンテナと間隔を空けた関係にある。第１のハウジング２０３は、第２のハウジング２１５上の止め具２２５を係合するようにされたラッチ２２３を有し、これにより、第１のハウジング２０３を第２のハウジング２１５に取り外し可能に装着する。しかしながら、別の実施形態では、同様に別の結合器を使用することもできる。

ハウジングが接続されると、第１の複数のチャンバ２０５と第２の複数のチャンバ２１７とが互いに位置合わせされ、これにより、事実上複数の統一され、金属化されたチャンバ又はシェルが形成され、これらが、アンテナの対の間を進むことができる（例えば、６０ＧＨｚの帯域信号のような）複数のミリ波周波数信号用の導波路の機能を果たす。このようにして、第１のハウジング２０３内の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む無線信号を介して、第２のハウジング２１５内の複数のアンテナと通信するようにされる。図２Ａ及び図２Ｂは２×１０の配列のチャンバを示しているが、代替の実施形態には、より多い数の又はより少ない数の行、及びより多い数の又はより少ない数の列を有する配列が含まれる。

上述の実施形態では、複数の半導体素子内にアンテナが組み込まれ、同様にこれらの半導体素子が第１及び第２のハウジングに組み込まれる。本発明の代替の実施形態は、個々のハウジング内に少なくとも部分的に配置された単一の半導体素子を含み、個々の半導体素子は、素子内に配置された複数のアンテナを有する。この個々のハウジング内の単一の半導体素子は、複数のアンテナが個々のハウジングの複数のチャンバの中へ延びるように成形される。

さらに別の実施形態では、半導体素子はハウジングのチャンバ内に配置されない。代わりに、アンテナ（又はアンテナの少なくとも一部）がチャンバ内に配置されるが、半導体素子内には完全に組み込まれない。これらのアンテナは、いずれの半導体素子とも一体となってない導体から成るが、個々のハウジング内の別の場所に位置する、或いは、回路基板又は複数のケーブルを介してハウジングに接続されている別の素子上の別の場所に位置する無線及び信号処理回路と電気的に接続される。

上述の実施形態では、第１のハウジング内の複数のアンテナが信号を送信し、この信号が第２のハウジング内の複数のアンテナにより受信される。代替の実施形態は、例えば、第２のハウジング内のアンテナが第１のハウジング内のアンテナへ送信を行うか、或いは第１のハウジング内のアンテナの一部が第２のハウジング内のアンテナの一部へ送信を行う一方で、第１のハウジング内のアンテナの別の部分が、第２のハウジング内のアンテナの別の部分から送信された信号を受信するか、或いは両方のハウジングのアンテナがトランシーバアンテナとしての機能を果たすような別の組み合わせを含む。トランシーバアンテナの場合、送受信両方を行うことができるが一度に１つの機能しか行うことができないトランシーバが実施形態に含まれる。しかしながら、別の実施形態には、送受信両方を同時に行うことができるトランシーバが含まれる。この場合、これらの構成要素は、例えば、一方の周波数が６０ＧＨｚで、他方の周波数が６１ＧＨｚのような二重周波数で動作することにより信号の同時送受信を可能にする。

本発明の１つの実施形態によれば、動作中、第１及び第２のハウジングを互いに取り外し可能に装着することにより、第１のハウジングが第２のハウジングに隣接して位置するようになる。第１のハウジングは、複数の突起により少なくとも部分的に定められる第１の複数のチャンバから成る。第２のハウジングは、これらの複数の突起を受け入れるようにされた第２の複数のチャンバから成る。第１及び第２の複数のチャンバは１次元配列、又は２次元配列で配置される。従って、第１及び第２のハウジングを互いに隣接して配置するステップは、複数の突起を第２の複数のチャンバ内へ少なくとも部分的に挿入するステップを含むことになる。第１及び第２の複数のチャンバの個々のチャンバの少なくとも一部は導電材料で構成される。第１のハウジングが第２のハウジングに隣接して位置する場合、第１の複数のチャンバが第２の複数のチャンバと位置合わせされる。

ほぼ平行な複数の経路で、及び第１の複数のチャンバ内に配置された第１の複数のアンテナを使用して、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で複数の無線信号が送信される。この無線信号は、第２の複数のチャンバ内に配置された第２の複数のアンテナを使用して受信される。

図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂの実施形態では、（自身のアンテナを含む）コネクタアセンブリは独立したものではあるが、複数のケーブルを介して回路基板又は別の素子と電気的に接続される。図３は代替の実施形態を示す図であり、ここでは、コネクタアセンブリ３０５が第１のハウジング３０１と第２のハウジング３０３とを含み、これらのハウジングは、第１のハウジング３０１が第２のハウジング３０３に隣接して配置された状態でプリント基板３０７に機械的に及び電気的に直接接続される。ハウジング３０１、３０３の構造は、ハウジングの後部からケーブルが延びていないことを除き、図１Ａと図１Ｂ、又は図２Ａと図２Ｂの構造と概ね同様のものである。代わりに、ハウジング３０１、３０３内のアンテナと半導体素子との間の電気的接続は、ピン又は別の回路基板用電気コネクタを介して回路基板３０７へ直接行われる。

代替の実施形態では、図３の回路基板上の２つの接続されたハウジング３０１、３０３が、２つの半導体素子に置き換えられる。すなわち、プラスチック又は別の好適な材料で構成されると共に金属化されたチャンバ及びアンテナを含むハウジングを使用するのではなく２つの半導体素子を使用する。個々の半導体素子は、１次元又は２次元に配列する複数のチャンバを定める。個々のチャンバは導電材料で構成された壁を有し、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた少なくとも１つのアンテナを取り囲む。個々の半導体素子は、ピン又はその他のコネクタを介して回路基板に電気的に及び機械的に直接接続するようにされ、この結果２つの素子が互いに隣接するようになることにより、それぞれのチャンバとアンテナの対とが位置合わせされるようになる。

図４は、本発明の代替の実施形態を示す図であり、ここでは、コネクタアセンブリ４０５が、２つのプリント基板４０７、４０９にそれぞれ機械的に及び電気的に直接接続された第１のハウジング４０１と第２のハウジング４０３とを含む。２つの回路基板４０７、４０９が互いに固定された場合、或いは隣接する場合、第１のハウジング４０１が第２のハウジング４０３に隣接して配置される。ハウジング４０１、４０３の構造は、ハウジングの後部からケーブルが延びていないことを除き、図１Ａと図１Ｂ、又は図２Ａと図２Ｂの構造と概ね同様のものである。代わりに、ハウジング内のアンテナと半導体素子との間の電気的接続は、ピン又は別の回路基板用電気コネクタを介してそれぞれの回路基板へ直接行われる。

代替の実施形態では、図３の２つの回路基板４０７，４０９上の２つの接続されたハウジング４０１、４０３が、２つの半導体素子に置き換えられる。すなわち、プラスチック又は別の好適な材料で構成されると共に金属化されたチャンバ及びアンテナを含むハウジングを使用するのではなく２つの半導体素子を使用する。個々の半導体素子は、１次元又は２次元で配列する複数のチャンバを定める。個々のチャンバは導電材料で構成された壁を有し、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた少なくとも１つのアンテナを取り囲む。個々の半導体素子は、ピン又はその他のコネクタを介してそれぞれの回路基板に電気的に及び機械的に直接接続するようにされ、この結果、２つの回路基板が互いに隣接する場合、２つの素子が互いに隣接するようになることにより、それぞれのチャンバとアンテナの対とが位置合わせされるようになる。

本発明の別の実施形態によれば、スロットの底部に配置された整合する複数のアンテナを含む整合するスロットの組を通じて、（例えば、図１の第１のハウジング１０３のような）複数の突起を有するハウジングが指のように動く。スロットへの入口側のガイドが動的な位置合わせを支援する。この実施形態により、突起が、スロットにより定められる経路に沿って一体となって動くと共に、途中にある１又はそれ以上の停止点でアンテナと非接触接続できるようになる。この実施形態に関する用途は多い。例えば、この実施形態を組立ラインで使用して、スレッド（ｓｌｅｄ）が工程から工程へと移動しながら、インデックスを付けたスレッドと工場の電子機器との間で高速データをやりとりすることができる。別の用途では、（指すなわち突起を備えた）車を（スロットを備えた）フロア装置の上を走行させ、車庫又は作業環境において高速データをやりとりできるようになる。

図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、無線ミリ波通信で使用するハウジングアセンブリとスロットの配列とを用いたこのような実施形態の一例を示す図である。示しているのは、複数の突起５０９を形成する複数の壁５０７によって定められる複数のチャンバ５０５から成るハウジング５０３である。このハウジング５０３は、図５Ａのハウジング５０３の突起５０９が十分に間隔を空けて配置されることにより、これらの突起が滑動係合する形で複数のスロット５１１と嵌合できるようになることを除き、図１Ａ及び図１Ｂの第１のハウジング１０３とほぼ同じものである。図示してはいないが、ハウジング５０３は、工場のスレッド、或いは動いている、又は動いている可能性のあるその他の機械又は装置に取り付けられる。

複数の半導体素子５１３が、ハウジング５０３内に組み込まれると共に複数のチャンバ５０５内に部分的に配置される。これらの複数の半導体素子５１３は第１の複数のアンテナ（図示せず）を含み、これらのアンテナの各々の少なくとも一部は、第１の複数のチャンバ５０５内に位置するように半導体素子５１３内に配置される。従って、個々のチャンバ５０５は少なくとも１つのアンテナを含み、これらのアンテナは、チャンバ５０５の長さに沿って送られる比較的狭い信号電波を送信するようにチャンバ５０５内に構成及び整列されることになる。アンテナの各々は、例えば、６０ＧＨｚ帯域などのミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされる。複数のケーブル５１５により、ハウジング５０３内の半導体素子５１３と、回路基板（図示せず）又は別の素子との間に電気的接続が与えられる。

ハウジング５０３の複数の突起５０９は、複数の側壁５１７及び底壁５１９により定められる複数のスロット５１１と滑動可能に嵌合するようにされる。スロット５１１は、例えば、工場のフロア、作業台、コンベヤ面、車庫のフロア、又は他の任意の表面などの作業面５２１よりも下に延びる。第２の複数の半導体素子５２３が、複数のスロット５１１の底壁５１９上に配置されるか、或いはこの底壁内に組み込まれる。第２の複数の半導体素子５２３は、第２の複数のアンテナ（図示せず）を含み、これらのアンテナは、半導体素子５２３内に配置されると共に、ハウジング５０３内に位置する第１の複数のアンテナと同じ周波数で通信するようにされる。ハウジング５０３の突起５０９は、スロット５１１により形成される溝に沿って滑動することができる。ハウジング５０３がスロット５１１に対して第１の位置で停止した場合、ハウジング５０３の突起５０９は、スロット５１１の底壁５０９上に位置するか、或いはこの底壁内に組み込まれた第２の複数のアンテナの上で、これらのアンテナに隣接して配置されるようになる。この時点で、第１の複数のアンテナは第２の複数のアンテナと位置合わせされ、この結果、アンテナの対が、このアンテナの対の間を進むことができるミリ波の周波数信号用の導波路の機能を果たす金属化されたチャンバ５０５により取り囲まれるようになる。これに対し、代替の実施形態では、スロット５１１の側壁５１７が金属化されることにより、すべて又は一部を金属化された導波路が形成されることになる。

複数のスロット５１１内の底壁５１９上に、或いはこの底壁内に第３の複数の半導体素子５２５が配置される。第３の複数の半導体素子５２５は第３の複数のアンテナ（図示せず）を含み、これらのアンテナは、半導体素子５２５内に配置されると共に同じ周波数で通信するようにされる。ハウジング５０３がスロット５１１に対して第２の位置で停止した場合、ハウジング５０３の突起５０９は、スロット５１１の底壁５１９上に位置するか、或いはこの底壁内に内蔵された第３の複数のアンテナの上で、これらのアンテナに隣接して配置されるようになる。

図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃの例示の実施形態は、スロット５１１に対する２つのハウジング停止位置に位置する２組のアンテナを有する２組の半導体素子を示しているが、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、より多い数の、又はより少ない数の組のアンテナ、及びより多い数の、又はより少ない数のハウジング停止位置を使用することができることは理解できよう。さらに、例示の実施形態は、概ね直線の経路を定めるスロットを示しているが、別の実施形態では、曲がった経路を使用してもよい。

このようにして、超高帯域幅データ送信を実現するための方法及び装置を開示する。本発明のいくつかの実施形態によれば、ほぼ平行な経路内を進む複数の平行な６０ＧＨｚ帯域の周波数信号（又は別のミリ波信号）が使用される。一対のハウジングが、組み込まれたアンテナの対を有する金属化された接地シェル又は接地チャンバを含む。外観においては、このハウジングは、従来のコンピュータ部品用の電源コネクタに使用されるハウジングと類似したものである（或いは、金属化されたチャンバを定める半導体素子がハウジングの代わりに使用される）。しかしながら、送信機アンテナと受信機アンテナとの間に物理的接触は存在しない。その代わりに、金属化された接地コネクタチャンバ又は接地シェルにより、すべて同じ周波数で動作することができる隣接する無線リンク間に分離性が与えられる。

上記の説明は本発明の特定の実施形態に言及したものであるが、本発明の思想から逸脱することなく多くの変更を行うことができることは理解されよう。特許請求の範囲は、本発明の真の範囲及び思想に含まれるであろうこのような変更を包含することが意図されている。従って、開示する本実施形態は例示的なものであり、上述の説明ではなく特許請求の範囲により示される本発明の範囲を限定するものではないと全ての点において見なすべきであり、このため、特許請求の範囲の同等物の意味及び範囲に含まれるすべての変更が本発明に包含されることが意図される。

本発明の１つの実施形態によるコネクタアセンブリの透視図である。２つのハウジングを嵌合した図１Ａのコネクタアセンブリの上面平面図である。本発明の別の実施形態によるコネクタアセンブリの透視図である。２つのハウジングを嵌合した図２Ａのコネクタアセンブリの上部平面図である。プリント基板に直接取り付けたコネクタアセンブリの簡略図である。２つのプリント基板に直接取り付けたコネクタアセンブリ構成要素の簡略図である。本発明の別の実施形態によるアンテナアセンブリの透視図である。図５Ａのアンテナアセンブリのハウジング及びチャンバ部分の上面平面図である。図５Ａのアンテナアセンブリのスロット部分の上面平面図である。

符号の説明

１０１コネクタアセンブリ
１０３ハウジング
１０５ハウジング
１０７チャンバ
１０９突起
１１１内壁
１１３外壁
１１５半導体素子
１１７チャンバ
１１９内壁
１２１半導体素子
１２３止め具
１２５ラッチ
１２７ケーブル
１２９ケーブル

Claims

第１のチャンバを定める第１の壁を備えた第１のハウジングと、
前記第１のチャンバ内に配置され、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた第１のアンテナと、
第２のチャンバを定める第２の壁を備えた第２のハウジングと、
前記第２のチャンバ内に配置され、前記周波数で通信するようにされた第２のアンテナと、
を備え、
前記第１の壁及び前記第２の壁の少なくとも一方の少なくとも一部は導電材料で構成され、
前記第１のハウジングが前記第２のハウジングに隣接する場合、前記第１のチャンバが前記第２のチャンバと位置合わせされる、
ことを特徴とする装置。
第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を備えた第１のハウジングと、
前記第１の複数のチャンバ内に配置され、前記ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた第１の複数のアンテナと、
第２の複数のチャンバを定める第２の複数の壁を備えた第２のハウジングと、
前記第２の複数のチャンバ内に配置され、前記周波数で通信するようにされた第２の複数のアンテナと、
を備え、
前記第１の複数の壁及び前記第２の複数の壁の一方からなる個々のチャンバを定める少なくとも１つの壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、
前記第１のハウジングが前記第２のハウジングに隣接する場合、前記第１の複数のチャンバが前記第２の複数のチャンバと位置合わせされる、
ことを特徴とする装置。
前記第１のハウジングを前記第２のハウジングに取り外し可能に装着するための結合器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記第１のハウジングに接続されたラッチをさらに備え、該ラッチは、前記第２のハウジングと係合するようにされることにより、前記第１のハウジングを前記第２のハウジングに取り外し可能に装着する、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記第１のハウジングは前記第１の複数のチャンバを定める複数の突起を備え、前記第２の複数のチャンバは前記複数の突起を受け入れるようにされ、これにより前記第１及び第２の複数のチャンバを位置合わせする、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記第１の複数のアンテナの各々はさらに信号を送信するようにされ、前記第２の複数のアンテナの各々はさらに信号を受信するようにされる、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記周波数は６０ＧＨｚ帯域にある、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記第１及び第２の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む複数の信号を介して通信するようにされる、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記第１の複数のチャンバは１次元配列で配置され、前記第２の複数のチャンバは１次元配列で配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記第１の複数のチャンバは２次元配列で配置され、前記第２の複数のチャンバは２次元配列で配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
内部に配置された前記第１の複数のアンテナを含み、前記第１の複数のチャンバ内に少なくとも部分的に配置された第１の複数の半導体素子と、
内部に配置された前記第２の複数のアンテナを含み、前記第２の複数のチャンバ内に少なくとも部分的に配置された第２の複数の半導体素子と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
内部に配置された前記第１の複数のアンテナを含み、前記第１のハウジング内に少なくとも部分的に配置された第１の半導体素子と、
内部に配置された前記第２の複数のアンテナを含み、前記第２のハウジング内に少なくとも部分的に配置された第２の半導体素子と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
プリント基板をさらに備え、前記第１及び第２のハウジングは、前記第１のハウジングが前記第２のハウジングに隣接して配置された状態で、前記プリント基板に機械的に及び電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
第１のプリント基板と第２のプリント基板とをさらに備え、前記第１のハウジングは、前記第１のプリント基板に機械的に及び電気的に接続され、前記第２のハウジングは、前記第２のプリント基板に機械的に及び電気的に接続され、前記第１及び第２のプリント基板は互いに隣接して配置されるようにされ、これにより前記第１のハウジングが前記第２のハウジングに隣接するようになる、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を備えた第１のハウジングと、
前記第１の複数のチャンバ内に配置され、前記ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた第１の複数のアンテナと、
第２の複数のチャンバを定める第２の複数の壁を備えた第２のハウジングと、
前記第２の複数のチャンバ内に配置され、前記周波数で通信するようにされた第２の複数のアンテナと、
を備え、
前記第１の複数のチャンバの個々のチャンバを定める前記第１の複数の壁のうちの少なくとも１つの壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、
前記第２の複数のチャンバの個々のチャンバを定める前記第２の複数の壁のうちの少なくとも１つの壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、
前記第１のハウジングが前記第２のハウジングに隣接する場合、前記第１の複数のチャンバが前記第２の複数のチャンバと位置合わせされる、
ことを特徴とする装置。
前記第１及び第２の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む複数の信号を介して通信するようにされる、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
回路基板と、
前記回路基板に装着された第１の半導体素子と、
を備える装置であって、
前記第１の半導体素子は、第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を有し、前記第１の複数の壁の個々の壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、前記第１の半導体素子は、前記第１の複数のチャンバ内に配置されると共に、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた第１の複数のアンテナを有し、前記装置は、
前記第１の半導体素子に隣接する回路基板に装着された第２の半導体素子をさらに備え、
前記第２の半導体素子は、第２の複数のチャンバを定める第２の複数の壁を有し、前記第２の複数の壁の個々の壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、前記第２の半導体素子は、前記第２の複数のチャンバ内に配置されると共に、前記周波数で通信するようにされた第２の複数のアンテナを有し、
前記第１の半導体素子が前記第２の半導体素子に隣接する場合、前記第１の複数のチャンバが前記第２の複数のチャンバと位置合わせされ、
前記第１の半導体素子が前記第２の半導体素子に隣接する場合、前記第１及び第２の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む複数の信号を介して通信するようにされる、
ことを特徴とする装置。
前記第１及び第２の複数のチャンバは２次元配列で配置される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
第１の回路基板及び第２の回路基板と、
前記第１の回路基板に装着された第１の半導体素子と、
を備える装置であって、
前記第１の半導体素子は、第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を有し、前記第１の複数の壁の個々の壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、前記第１の半導体素子は、前記第１の複数のチャンバ内に配置されると共に、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた第１の複数のアンテナを有し、前記装置は、
前記第２の回路基板に装着された第２の半導体素子をさらに備え、
前記第２の半導体素子は、第２の複数のチャンバを定める第２の複数の壁を有し、前記第２の複数の壁の個々の壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、前記第２の半導体素子は、前記第２の複数のチャンバ内に配置されると共に、前記周波数で通信するようにされた第２の複数のアンテナを有し、
前記第１及び第２の半導体素子は、前記第１及び第２の回路基板が互いに隣接する場合、前記第１及び第２の半導体素子が互いに隣接するように前記第１及び第２の回路基板にそれぞれ装着され、
前記第１の半導体素子が前記第２の半導体素子に隣接する場合、前記第１の複数のチャンバが前記第２の複数のチャンバと位置合わせされ、
前記第１の半導体素子が前記第２の半導体素子に隣接する場合、前記第１及び第２の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む複数の信号を介して通信するようにされる、
ことを特徴とする装置。
前記第１及び第２の複数のチャンバは２次元配列で配置される、
ことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を有する複数の突起を備えたハウジングと、
前記第１の複数のチャンバ内に配置されると共に、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で通信するようにされた第１の複数のアンテナと、
前記複数の突起を内部に滑動可能に配置できるようにされた複数のスロットを定める第２の複数の壁と、
前記複数のスロット内に配置されると共に前記周波数で通信するようにされた第２の複数のアンテナと、
を備える装置であって、
前記第１の複数の壁及び前記第２の複数の壁の少なくとも一方の少なくとも一部は導電材料で構成され、
前記ハウジングが、前記複数のスロットに対して第１の位置に配置される場合、前記第１の複数のチャンバが前記第２の複数のアンテナと位置合わせされることにより、前記第１の複数の突起が前記複数のスロット内に配置されると共に前記第２の複数のアンテナに隣接するようになる、
ことを特徴とする装置。
前記第１及び第２の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む複数の信号を介して通信するようにされる、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記複数のスロット内の第２の複数の位置に配置されると共に前記周波数で通信するようにされた第３の複数のアンテナをさらに備え、前記ハウジングが、前記複数のスロットに対して第２の位置に配置される場合、前記第１の複数のチャンバが前記第３の複数のアンテナと位置合わせされることにより、前記第１の複数の突起が前記複数のスロット内に配置されると共に前記第３の複数のアンテナに隣接するようになる、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記第１及び第３の複数のアンテナは、ほぼ平行な複数の経路内を進む複数の信号を介して通信するようにされる、
ことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
通信方法であって、
第１のハウジングを第２のハウジングに隣接して配置するステップを含み、
前記第１のハウジングは、第１の複数のチャンバを定める第１の複数の壁を有し、前記第２のハウジングは、第２の複数のチャンバを定める第２の複数の壁を有し、前記第１の複数のチャンバ及び前記第２の複数のチャンバの一方の個々のチャンバを定める少なくとも１つの壁の少なくとも一部は導電材料で構成され、前記第１のハウジングが前記第２のハウジングに隣接する場合、前記第１の複数のチャンバが前記第２の複数のチャンバと位置合わせされ、前記方法は、
前記第１の複数のチャンバ内に配置された第１の複数のアンテナを使用して、ミリ波スペクトルの周波数における周波数で複数の無線信号を送信するステップと、
前記第２の複数のチャンバ内に配置された第２の複数のアンテナを使用して前記複数の無線信号を受信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
前記第１のハウジングを前記第２のハウジングに隣接して配置するステップは、前記第１のハウジングを前記第２のハウジングに取り外し可能に装着するステップを含む、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記第１のハウジングは、前記第１の複数のチャンバを定める複数の突起を備え、前記第２の複数のチャンバは、前記複数の突起を受け入れるようにされ、前記第１のハウジングを前記第２のハウジングに隣接して配置するステップは、前記第１の複数の突起を前記第２の複数のチャンバ内へ少なくとも部分的に挿入するステップを含む、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記周波数は６０ＧＨｚ帯域にある、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記複数の無線信号を送信するステップは、ほぼ平行な複数の経路で複数の無線信号を送信するステップを含む、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
前記第１及び第２の複数のチャンバは２次元配列で配置される、
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
第１の複数のチャンバと、
第２の複数のチャンバと、
前記ミリ波スペクトルの周波数における周波数で複数の無線信号を送信するための手段と、
前記複数の無線信号を受信するための手段と、
を備えることを特徴とする装置。
前記第１の複数のチャンバを定める第１のハウジングと、前記第２の複数のチャンバを定める第２のハウジングと、前記第１のハウジングを前記第２のハウジングに取り外し可能に装着するための手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
前記周波数は６０ＧＨｚ帯域にある、
ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
前記第１及び第２の複数のチャンバは２次元配列で配置される、
ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。