JP2010512713A - 分離素子を有するマルチプル−アンテナ・デバイス - Google Patents

Abstract

プリント回路基板の第１の側と前記プリント回路基板の第２の側との間の電磁分離を与えるように構成されたグランド・プレーンを有するプリント回路基板；前記プリント回路基板の前記第１の側の上方に形成された第１の非導電性支持部材；前記プリント回路基板の前記第２の側の上方に形成された第２の非導電性支持部材；前記第１の非導電性支持部材の上方に形成された第１のアンテナ；及び前記第２の非導電性支持部材の上方に形成された第２のアンテナ、を具備する、ここにおいて、前記第１のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板の第１の部分上の第１の供給点に電気的に接続される、そしてここにおいて、前記第２のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板の第２の部分上の第２の供給点に電気的に接続される、マルチプル−アンテナ・デバイスが提供される。

Description

本発明は、一般に無線通信に係わり、そしてより具体的に無線中継器に関係するアンテナ構成に関し、該アンテナ構成は、直交する極性を有する近接してパッケージされたアンテナとの電磁カップリングを低減し高指向性を与えるための分離体から構成される。

［関連出願の相互参照］
本発明は、米国特許仮出願番号第６０／８６９，４３８号、２００６年１２月１１日出願、名称“地下鉄のＷＩＦI ＲＦ中継器（METRO WIFI RF REPEATER）”、に関連し、そして優先権を主張し、その内容は、引用により本明細書中に取り込まれている。

パケットの同時の送信及び受信（すなわち、二重通信動作）が可能な無線システムで動作するように設計された無線中継器のような無線通信ノードにおいて、受信機が送信された信号により低感度化されないことが重大であるので、アンテナ・ユニットの方向は、干渉のない動作を確立することにおいて重要であり得る。これは、時分割二重化（ＴＤＤ：time division duplex）、周波数分割二重化（ＦＤＤ；frequency division duplex）、又は二重通信動作の他の所望の方法を使用するネットワークを含むことができる。

さらに、同じパッケージ内にアンテナ・モジュールと中継器回路を組み込むことは、利便性、製造コストの削減、及びその他、のために望ましいが、そのようなパッケージングは、干渉問題をもたらす。

全二重通信中継器パッケージにおいて、１つのアンテナ又はアンテナのセットは、例えば、基地局と動作することがあり、そして別の１つのアンテナは、加入者と動作することがある。同じ周波数又は異なる周波数の複数の信号が互いに近くにあるアンテナにおいて送信されそして受信されるので、これらのアンテナの分離は、特に中継器の２つの側において同時に送信と受信が行われるときに、重要になってくる。

さらに、中継器ユニットが単一のパッケージ内に全ての回路要素を収容するので、満足できる利得及び多くのケースでは満足できる指向性を維持しつつ、最小のアンテナ間相互作用でアンテナを近くに配置することが望ましい。

製造を容易にするために、典型的な中継器は、低価格パッケージングを使用して大量生産操業において容易に生産できるように構成されるべきである。典型的な中継器は、易しい顧客操作を促進するため設定することが簡単であるべきである。しかしながら、近接して中継器アンテナと回路要素をパッケージングするときに、さらなる問題が生じる。第１に、指向性アンテナが使用されたとしても、単に物理的な近接のためにアンテナ間の高い分離性を実現することが、困難になる。

簡単にすると、アンテナが互いに近くに配置されるほど、アンテナが互いにエネルギーを結合する可能性が高くなり、それは中継器の複数の側の間の分離を低下させる。互いに近くに配置されているアンテナの放射パターンの重なりが干渉効果を生成する傾向があるので、全指向性又は準全指向性アンテナ・パターンを維持することは、困難になってくる。アンテナからのエネルギーは、特にマルチプル（multiple）アンテナが集積されそしてグランド・プレーン（ground plane）が小さい構成において、回路素子を通して、例えば、共有グランド・プレーンを通して、さらに電気的に結びつくことがある。指向性アンテナの使用が、通信範囲の増加及びレーリー・フェーディング効果による無線信号変動の低減の点で中継器に利点をもたらす一方で、指向性アンテナは、平均的ユーザの能力又は要望を超えている指向性アライメントの要求のために、室内アプリケーションに対して一般的に使用されない。

同じ信号が中継器の反対側で現れる場合に、中継器の１つの側上で送信された信号の版が同じ信号を削除するために使用される除去技術又は類似の技術を通して、幾つかの改善が得られることがある。しかしながら、そのような除去は、追加の回路要素が必要であるという点で費用がかかることがあり、そしてそのような除去が中継器において遅延要因の導入を結果としてもたらすことがある点で、あるいは、除去機能を実行するためにより高価でありそして高速のプロセッサを使用することを必要とすることがある点で、計算に費用がかかることがある。

本発明は、プリント回路基板に形成されたマルチプル（multiple）−アンテナ・デバイスを提供することにより上記の問題を克服する。本デバイスは、前記プリント回路基板の第１の側上に形成された第１のアンテナ；前記プリント回路基板の第２の側上に形成された第２のアンテナ；前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの間に形成されたグランド・プレーン（ground plane）、前記グランド・プレーンは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの間の電磁分離を与えるように構成される；前記第１のアンテナと前記グランド・プレーンとの間に形成された第１の非導電性支持部材；前記第２のアンテナと前記グランド・プレーンとの間に形成された第２の非導電性支持部材、を含む。前記第１のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板上の第１の供給点に電気的に接続され、そして前記第２のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板上の第２の供給点に電気的に接続される。

あるマルチプル−アンテナ・デバイスが、同様に提供され、プリント回路基板の第１の側と前記プリント回路基板の第２の側との間の電磁分離を与えるように構成されたグランド・プレーンを有する前記プリント回路基板；前記プリント回路基板の前記第１の側の上方に形成された第１の非導電性支持部材；前記プリント回路基板の前記第２の側の上方に形成された第２の非導電性支持部材；前記プリント回路基板の前記第２の側の上方に形成された第３の非導電性支持部材；前記プリント回路基板の前記第１の側の上方に形成された第４の非導電性支持部材；前記第１の非導電性支持部材の上方に形成された第１のアンテナ；前記第２の非導電性支持部材の上方に形成された第２のアンテナ；前記第３の非導電性支持部材の上方に形成された第３のアンテナ；前記第４の非導電性支持部材の上方に形成された第４のアンテナ、を含む。

プリント回路基板に形成されたマルチプル−アンテナ・デバイスは、同様に提供され、前記プリント回路基板の第１の側上に形成された第１のアンテナ；前記プリント回路基板の第２の側上に形成された第２のアンテナ；前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間に形成されたグランド・プレーン、前記グランド・プレーンは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間の電磁分離を与えるように構成される；前記第１のアンテナと前記グランド・プレーンとの間に形成された第１の非導電性支持部材；前記第２のアンテナと前記グランド・プレーンとの間に形成された第２の非導電性支持部材を含む。前記第１のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板上の第１の供給点に電気的に接続され、そして、前記第２のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板上の第２の供給点に電気的に接続される。

図１は、様々な具体例の実施形態にしたがった２−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの側面図である。 図２は、様々な具体例の実施形態にしたがった図１の２−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの上面図である。 図３は、様々な具体例の実施形態にしたがった図１の２−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの底面図である。 図４は、様々な具体例の実施形態にしたがった４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの側面図である。 図５は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの上面図である。 図６は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの底面図である。 図７は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの上面の説明図である。 図８は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスのブロック図である。 図９は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスを含むネットワークのブロック図である。 図１０は、様々な具体例の実施形態にしたがってマルチプル・帯域において動作するように構成された図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスのブロック図である。

詳細な説明

同じ参照番号が別々の図面全体を通して同一の要素又は機能的に類似の要素を参照している添付された図面は、下記の詳細な説明とともに、明細書に組み込まれ、その一部を形成し、様々な実施形態をさらに図示し、そして本発明にしたがった様々な原理及び利点を説明するように働く。

本明細書は、本発明の１又はそれより多くの実施形態を実行する最善の形態を実行可能にする方式でさらに説明するために提供される。本明細書は、本発明を何らかの方法で限定することよりはむしろ、本発明の創意に富む原理及びその利点に関する理解及び認識を高めるためにさらに提示される。本発明は、本出願の係属期間中に行われるいずれかの補正を含む添付された特許請求の範囲及び発行される特許請求の範囲に等価な全てのもの、によってのみ定められる。

例えば、第１及び第２の、そしてもしあるならばその他の、関係を表す用語の使用が、別のエンティティ（entity）、項目、又は動作から１つを識別するためにだけ使用され、そのような複数のエンティティ、項目、又は動作間の何らかの実際のそのような関係又は順序を要求する必要がない又は暗示する必要がないことが、さらに理解される。ある複数の実施形態は、特定の順序に明確にそして必要性があって限定しない限り、任意の順序で実行されることが可能な、複数のプロセス又はステップを含むことができる、すなわち、そのように限定されないプロセス又はステップは、任意の順序で実行される得ることが、注目される。

実装されるときに、創意に富んだ機能の多く又は複数の創意に富んだ原理は、ソフトウェア又は集積回路（ＩＣ：integrated circuit）、例えば、ディジタル信号プロセッサとそのソフトウェア又は用途特定ＩＣ、を用いて又はそれにおいて最も良くサポートされる。本明細書中に開示された概念及び原理により誘導されるとき、例えば、利用可能な時間、現在の技術、及び経済的考察によって動機付けられる多くの設計選択及び起こり得る重大な努力にもかかわらず、当業者が最低限の実験でそのようなソフトウェア命令又はＩＣを容易に生成することが可能であろうことが、予想される。それゆえ、簡潔さのためにそして本発明による原理及び概念を不明瞭にするいかなるリスクをも最小にするために、係るソフトウェア及びＩＣのさらなる議論は、もしあるならば、具体例の実施形態により使用される原理及び概念に関して本質的であるものに限定されるであろう。

出願人は、下記において図面を参照し、図面では類似の番号は類似の構成要素を参照し、そして１つの参照番号は複数の類似の構成要素のうちの具体例の１つを識別するために使用されることがある。

２−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイス
図１は、様々な具体例の実施形態にしたがった２−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの側面図である。図２は、図１の２−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの上面図であり、そして図３は、図１の２−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの底面図である。

図１−図３に示されるように、デバイス１００は、グランド・プレーン（ground plane）１１０を含んでいるプリント回路基板（ＰＣＢ：printed circuit board）１０５を含み、それは第１の側２００と第２の側３００、第１及び第２のトランシーバ回路要素１２０Ａと１２０Ｂ、第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂ、第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂ、第１及び第２の非導電性支持部材１３５Ａと１３５Ｂ、第１及び第２の水平接続素子１４０Ａと１４０Ｂ、第１及び第２の垂直接続素子１５０Ａと１５０Ｂ、及び第１及び第２のフィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂを有する。第１及び第２のトランシーバ回路要素１２０Ａと１２０Ｂは、接続素子１７０を経由して電気的に接続され、それはグランド・プレーン１１０を通り抜けるが、グランド・プレーン１１０には接続されていない。

ＰＣＢ１０５は、回路要素を取り付けるための構造を提供し、そして様々な回路素子間の接続配線を与えることができる。それはグランド・プレーン１１０を含み、ＰＣＢ１０５に接続されたいずれかの素子に対して画一化した接地電位として機能することができる。グランド・プレーン１１０は、しかも、第１の側２００上の第１のアンテナ１３０Ａから放射されるＥＭフィールドを第２の側３００上の第２のアンテナ１３０Ｂから放射されるＥＭフィールドから分離するように設計されている。

ＰＣＢ１０５の第１の側２００は、その上に形成された第１のトランシーバ回路要素１２０Ａ、第１の電磁分離素子１２５Ａ、第１のアンテナ１３０Ａ、第１の非導電性支持部材１３５Ａ、及び第１のフィールド成形素子１６０Ａを有する。第１のトランシーバ回路要素１２０Ａは、ＰＣＢ１０５上に直接形成され、第１の電磁分離素子１２５Ａは、第１のトランシーバ回路要素１２０Ａを覆うように形成され、その結果第１のトランシーバ回路要素１２０Ａが電気的に分離され、第１の非導電性支持部材１３５Ａは、第１の電磁分離素子１２５Ａ上に形成され、そして第１のアンテナ１３０Ａは、第１の非導電性支持部材１３５Ａ上に形成される。第１のアンテナ１３０Ａは、第１の水平接続素子１４０Ａと第１の垂直接続素子１５０Ａを介して第１のトランシーバ回路要素１２０Ａに接続され、それらは第１の電磁分離素子１２５Ａを通り抜けるがそれに電気的に接続されていない。第１のフィールド成形素子１６０Ａは、第１のアンテナ１３０Ａを囲むように形成される。

ＰＣＢ１０５の第２の側３００は、その上に形成された第２のトランシーバ回路要素１２０Ｂ、第２の電磁分離素子１２５Ａ、第２のアンテナ１３０Ｂ、第２の非導電性支持部材１３５Ｂ、及び第２のフィールド成形素子１６０Ｂを有する。第２のトランシーバ回路要素１２０Ｂは、ＰＣＢ１０５上に直接形成され、第２の電磁分離素子１２５Ｂは、第２のトランシーバ回路要素１２０Ｂを覆うように形成され、その結果第２のトランシーバ回路要素１２０Ｂが電気的に分離され、第２の非導電性支持部材１３５Ｂは、第２の電磁分離素子１２５Ｂ上に形成され、そして第２のアンテナ１３０Ｂは、第２の非導電性支持部材１３５Ｂ上に形成される。第２のアンテナ１３０Ｂは、第２の水平接続素子１４０Ｂと第２の垂直接続素子１５０Ｂを介して第２のトランシーバ回路要素１２０Ｂに接続され、それらは第２の電磁分離素子１２５Ｂを通り抜けるがそれに電気的に接続されていない。第２のフィールド成形素子１６０Ｂは、第２のアンテナ１３０Ｂを囲むように形成される。

第１及び第２のトランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂは、第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂを使用して信号を送りそして受け取る１又はそれより多くのトランシーバをそれぞれ含む。そのようなトランシーバの動作上の詳細は、当業者には理解されるはずであり、そして詳細には説明されない。１よりも多くのトランシーバが与えられる場合には、複数−トランシーバは、様々な方式で配列されることができ、その結果、それらは他のトランシーバのうちのあるもの又は全てとそしてアンテナ１３０Ａと１３０Ｂのうちの１つ又は両方を用いて通信することが可能である。

開示された実施形態は、第１及び第２のトランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂを開示しているとはいえ、これらのいずれか一方又は両方は、完全なトランシーバが要求されない実施形態において、専用の送信機又は受信機と置き換えられることが可能である。

図１−図３の実施形態では、２つのトランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂが、ＰＣＢ１０５のそれぞれの側に１つ与えられ、その２つは接続素子１７０により電気的に接続される。これは、ＰＣＢ１０５上の限られた空間の効率的な使用を実現するために、そしてしかも、おそらくＰＣＢ１０５を横切る電気信号を釣り合わせるために、一般的に行われる。しかしながら、代わりの実施形態は、ＰＣＢ１０５の一方の側にだけ形成された１つのトランシーバ回路を使用することができる。そのようなケースでは、２つのアンテナ１３０Ａと１３０Ｂは、１つのトランシーバ回路に接続されるはずである。

それに加えて、トランシーバ回路１２０Ａと１２０ＢがＰＣＢ１０５上でそれぞれアンテナ１３０Ａと１３０Ｂの下に形成されることを図１−図３の実施形態が開示しているけれども、これはほんの一例である。代わりの実施形態では、（複数の回路へと分割された又は一緒に統合された）トランシーバ回路要素は、ＰＣＢ１０５から離れて形成されることが可能である。そのようなケースでは、非導電性支持部材１３５Ａと１３５Ｂは、ＰＣＢ１０５上に直接形成されることができ、それぞれの非導電性支持部材１３５Ａと１３５Ｂ上に形成されたアンテナ１３０Ａと１３０Ｂを有する。アンテナ１３０Ａと１３０Ｂは、それからＰＣＢ１０５上の配線に電気的に接続されることができ、それはさらに外部トランシーバ回路要素に接続される。

第１の電磁分離素子１２５Ａは、デバイス１００の第１の側２００上で、第１のトランシーバ回路１２０Ａの上方に配置される。それは、第１のトランシーバ回路１２０Ａとの間を電磁的に分離するように働く。同様に、第２の電磁分離素子１２５Ｂは、デバイス１００の第２の側３００上で、第２のトランシーバ回路１２０Ｂの上方に配置される。それは、第２のトランシーバ回路１２０Ｂと第２のアンテナ１３０Ｂとを電磁的に分離するように働く。第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂは、トランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂの動作により生じるＥＭ放射がそれぞれの側のアンテナと干渉する可能性を最小にするように働く。

ある複数の実施形態では、ＰＣＢ１０５は、多層ＰＣＢであり得て、そしてトランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂのうちの一方又は両方が、ＰＣＢ１０５中に形成される。このケースでは、第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂは、ＰＣＢ１０５における追加のグランド・プレーンであり得る。別の実施形態では、第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂは、それぞれのトランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂを覆ってぴったりと合う金属ケーシング又はＥＭ分離を与えるいずれかの他の好適なデバイスであり得る。それにもかかわらず、第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂは、グランド・プレーン１１０にそれぞれ接続されるはずであり、その結果、それらはグランド・プレーン１１０と同じ電位を保つ。

ある複数の実施形態では、第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂは、第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂ間のさらなる分離を与えるように構成されることができる。別の実施形態では、しかしながら、第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂは、トランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂへの分離を主に与えるように構成されることができる。

第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂは、トランシーバ回路１１０からのＥＭ信号を送信するように、又はそれに対するＥＭ信号を受信するように構成されたＥＭアンテナである。ある複数の実施形態では、第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂは、ＰＣＢ上に又はその近くに形成された、パッチ・アンテナ又はスロット・アンテナのような、平面アンテナであり得る。しかしながら、適正に分離されている任意の好適なアンテナ、例えば、双極アンテナ、“逆Ｆ”アンテナ、等、が、代わりの実施形態において使用されることができる。

図１−図３の実施形態において、アンテナ１３０Ａと１３０Ｂは、互いに直交する信号を送信することが可能であり、それらの信号間の干渉をさらに低減するように構成される。本明細書の簡明さのために、それらの信号は、水平方向の信号と、その水平方向に直交する垂直方向の信号を送信するように記述される。しかしながら、任意の基準面、例えば、局所フロア、のそれらの相対的方向に無関係に、互いに直交する任意の方向をそれらが表すことが、理解されるはずである。例えば、「水平」方向は、フロアから４５°であり得、そして「垂直」方向は、フロアから１３５°であり得る。当然ながら、他の方向が、可能である。

第１及び第２の非導電性支持部材１３５Ａと１３５Ｂは、非導電性材料から形成され、そして第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂからアンテナ１３０Ａと１３０Ｂを切り離すように働く。それらは、望まれるように、中空でなくとも中空であってもよい。アンテナ１３０Ａ，１３０Ｂと第１及び第２の電磁分離素子１２５Ａ，１２５Ｂとの間のセパレーションが、アンテナ１３０Ａと１３０Ｂのフィールド・パラメータに影響を及ぼすことがあるので、第１及び第２の非導電性支持部材１３５Ａと１３５Ｂの寸法及び配置は、アンテナ１３０Ａと１３０Ｂに関するある種の送信及び受信パラメータを設定するために選択されることができる。

第１及び第２の水平接続素子１４０Ａと１４０Ｂは、トランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂのそれぞれ１つに第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂのそれぞれ１つの水平端を接続し、その結果、信号は水平方向で送信される又は受信されることが可能である。

第１及び第２の垂直接続素子１５０Ａと１５０Ｂは、トランシーバ回路１２０Ａと１２０Ｂのそれぞれ１つに第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂのそれぞれ１つの垂直端を接続し、その結果、信号は垂直方向で送信される又は受信されることが可能である。

これらの接続素子１４０Ａ，１４０Ｂ，１５０Ａと１５０Ｂが９０度セパレーションで形成されるので、それらは、様々な構成において同様に使用されることができる直交偏波を形成して、２つのアンテナ素子間の分離を向上させる。それらは、デバイス１００において無線信号を受信するダイバーシティのために同様に使用されることができる。

ある複数の実施形態では、第１及び第２の水平接続素子１４０Ａと１４０Ｂ並びに第１及び第２の垂直接続素子１５０Ａと１５０Ｂのうちの１又はそれより多くは、省略されることがある。例えば、第１のアンテナ１３０Ａが垂直方向に信号を送信しそして受信するだけであり、そして第２のアンテナ１３０Ｂが水平方向に信号を送信しそして受信するだけである場合には、第１の垂直接続素子１５０Ａと第２の水平接続素子１４０Ｂは、省略されることがある。

別の種類のアンテナを使用する代わりの実施形態では、第１及び第２の水平接続素子１４０Ａと１４０Ｂ並びに第１及び第２の垂直接続素子１５０Ａと１５０Ｂは、アンテナが所与の方向に信号を送信するようにさせる対応する素子で置き換えられることができる。

第１及び第２のフィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂは、それぞれの第１及び第２のアンテナ１３０Ａと１３０Ｂの端の周りに形成された金属構造物であり、アンテナ構造の１つの側から放射されるフィールド（すなわち、信号）を成形し、その結果、反対側にあるアンテナに届くそれらのフィールドの一部が大幅に低減される又は除去されるようにする。これらのフィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂは、成形接続素子１６５を介してグランド・プレーン１１０に接続されるはずであり、その結果、フィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂは、グランド・プレーン１１０と同じ電位となる。

フィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂは、フェンス、ＰＣＢの端部上の突出した金属、又は端部上でＰＣＢを囲む実際の金属リング、であり得る。端部回折同様にグランド・プレーン端部が減少されるように、ＰＣＢの端部上の与えられた鋸歯パターン又は他のパターンからフィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂを形成することは、同様に可能である。ある複数の実施形態では、フィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂは、しかもヒート・シンクとして使用されることも可能である。

第１及び第２のフィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂは、十分な分離がグランド・プレーン１１０と電磁分離素子１２５Ａと１２５Ｂ、及び直交アンテナの使用を通して与えられるある複数の実施形態では、省略されることがある。複数の実施形態は、しかも、デバイス１００の１つの側上に１又はそれより多くのフィールド成形素子を与え、他の側には与えないこともある。

ある複数の実施形態では、フィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂは、薄い金属シートから作られ、そしてばねフィンガにより形成されることができ、その結果、デバイス・パッケージの蓋がＰＣＢと組み立てられるときに、フィンガは、少なくとも１つのグランド・プレーンに押し付けられて、反対側のフィールドに関してアンテナの一方の側のＥＭフィールドを分離する。これらの構造は、しかも、蓋にそれらを容易に組み立てられるように溝により又はクリップにより蓋に取り付けられることが可能である。

４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイス
２−アンテナ・デバイスが電磁分離素子を用いるマルチプル（multiple）−アンテナ・デバイスの最も単純な例であるとはいえ、より多くの数のアンテナが、使用されることができる。図４−図１０は、４つのアンテナ、一方の側に２つ、を使用する実施形態を説明する。

図４は、様々な具体例の実施形態にしたがった４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの側面図である。図５は、図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの上面図であり、そして、図６は、図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの底面図である。

図４−図６に示されるように、デバイス４００は、グランド・プレーン４１０を含んでいるプリント回路基板（ＰＣＢ）４０５を含み、そして第１の側５００と第２の側６００、第１及び第２のトランシーバ回路要素４２０Ａと４２０Ｂ、第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂ、第１、第２、第３及び第４のアンテナ４３０Ａ，４３０Ｂ，４３０Ｃと４３０Ｄ、第１、第２、第３及び第４の非導電性支持部材４３５Ａ，４３５Ｂ，４３５Ｃと４３５Ｄ、第１、第２、第３及び第４の水平接続素子４４０Ａ，４４０Ｂ，４４０Ｃと４４０Ｄ、第１、第２、第３及び第４の垂直接続素子４５０Ａ，４５０Ｂ，４５０Ｃと４５０Ｄ、及び第１、第２、第３及び第４のフィールド成形素子４６０Ａ，４６０Ｂ，４６０Ｃと４６０Ｄを有する。第１及び第２のトランシーバ回路要素４２０Ａと４２０Ｂは、接続素子４７０を経由して電気的に接続され、接続素子４７０はグランド・プレーン４１０を通り抜けるが、グランド・プレーン４１０には接続されていない。

ＰＣＢ４０５は、回路要素を取り付けるための構造を提供し、そして様々な回路素子間の接続配線を与えることができる。それはグランド・プレーン４１０を含み、ＰＣＢ４０５に接続されるいずれかの素子に対して画一化された接地電位として働くことができる。グランド・プレーン４１０は、しかも、第１の側５００上の第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄから放射されるＥＭフィールドを第２の側６００上の第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃから放射されるＥＭフィールドから分離するように設計されている。

ＰＣＢ４０５の第１の側５００は、その上に形成された第１のトランシーバ回路要素４２０Ａ、第１の電磁分離素子４２５Ａ、第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄ、第１及び第４の非導電性支持部材４３５Ａと４３５Ｄ、及び第１及び第４のフィールド成形素子４６０Ａと４６０Ｄを有する。第１のトランシーバ回路要素４２０Ａは、ＰＣＢ４０５上に直接形成され、第１の電磁分離素子４２５Ａは、第１のトランシーバ回路要素４２０Ａを覆うように形成され、その結果第１のトランシーバ回路要素４２０Ａが電気的に分離され、第１及び第４の非導電性支持部材４３５Ａと４３５Ｄは、第１の電磁分離素子４２５Ａ上に形成され、そして第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄは、それぞれ第１及び第４の非導電性支持部材４３５Ａと４３５Ｄ上に形成される。第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄは、第１及び第４の水平接続素子４４０Ａと４４０Ｄ並びに第１及び第４の垂直接続素子４５０Ａと４５０Ｄを介して第１のトランシーバ回路要素４２０Ａにそれぞれ接続され、それらの接続素子は第１の電磁分離素子４２５Ａを通り抜けるがそれに電気的に接続されていない。第１及び第４のフィールド成形素子４６０Ａと４６０Ｄは、それぞれ第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄの端部に形成される。

ＰＣＢ４０５の第２の側６００は、その上に形成された第２のトランシーバ回路要素４２０Ｂ、第２の電磁分離素子４２５Ｂ、第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃ、第２及び第３の非導電性支持部材４３５Ｂと４３５Ｃ、及び第２及び第３のフィールド成形素子４６０Ｂと４６０Ｃを有する。第２のトランシーバ回路要素４２０Ｂは、ＰＣＢ４０５上に直接形成され、第２の電磁分離素子４２５Ｂは、第２のトランシーバ回路要素４２０Ｂを覆うように形成され、その結果第２のトランシーバ回路要素４２０Ｂが電気的に分離され、第２及び第３の非導電性支持部材４３５Ｂと４３５Ｃは、第２の電磁分離素子４２５Ｂ上に形成され、そして第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃは、それぞれ第２及び第３の非導電性支持部材４３５Ｂと４３５Ｃ上に形成される。第１及び第４のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃは、第２及び第３の水平接続素子４４０Ａと４４０Ｄ並びに第２及び第３の垂直接続素子４５０Ｂと４５０Ｃを介して第２のトランシーバ回路要素４２０Ｂにそれぞれ接続され、それらの接続素子は第２の電磁分離素子４２５Ｂを通り抜けるがそれに電気的に接続されない。第２及び第３のフィールド成形素子４６０Ｂと４６０Ｃは、それぞれ第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃの端部に形成される。

第１及び第２のトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂは、第１から第４のアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄのうちの少なくとも１つを使用する１又はそれより多くのトランシーバをそれぞれ含み、信号を送りそして受け取る。そのようなトランシーバの動作の詳細は、当業者により理解されるはずであり、そして詳細には説明されない。１より多くのトランシーバが与えられる場合、複数のトランシーバは、様々な方式で配列されることができ、その結果他のトランシーバのあるもの又は全てと、そしてアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄのうちの１つ又は全てと通信することが可能である。

開示された実施形態が第１及び第２のトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂを開示しているとはいえ、これらの一方又は両方は、完全なトランシーバが要求されない実施形態において、専用の送信機回路又は受信機回路と置き換えられることが可能である。

図４−図６の実施形態では、２つのトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂが与えられ、ＰＣＢ４０５のそれぞれの側に１つ、接続素子４７０によりその２つが電気的に接続される。これは、ＰＣＢ４０５上の限られた空間の効率的な使用を実現するため、そしてしかもＰＣＢ４０５を横切る電気信号をおそらく釣り合わせるために、一般的に行われる。しかしながら、代わりの実施形態は、ＰＣＢ４０５の一方の側にだけ形成された１つのトランシーバ回路を使用することができる。そのようなケースでは、アンテナ４３０Ａ−４３０Ｂの全ては、１つのトランシーバ回路に接続されるはずである。

それに加えて、トランシーバ回路４２０Ａと１４２０ＢがＰＣＢ４０５上で、それぞれアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄの下に形成されることを図４−図６の実施形態が開示しているとはいえ、これはほんの一例である。代わりの実施形態では、（複数の回路へと分割された又は一緒に統合された）トランシーバ回路要素は、ＰＣＢ４０５から離れて形成されることが可能である。そのようなケースでは、非導電性支持部材４３５Ａ−４３５Ｄは、ＰＣＢ４０５上に直接形成されることができ、それぞれの非導電性支持部材４３５Ａ−４３５Ｄ上に形成されたアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄを有する。アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄは、ＰＣＢ４０５上の配線に電気的に接続されることができ、それはそれから外部トランシーバ回路要素に接続される。

第１の電磁分離素子４２５Ａは、デバイス４００の第１の側５００上で、第１のトランシーバ回路４２０Ａの上方に配置される。それは、第１のトランシーバ回路４２０Ａを電磁的に分離するように働く。同様に、第２の電磁分離素子４２５Ｂは、デバイス４００の第２の側６００上で、第２のトランシーバ回路４２０Ｂの上方に配置される。それは、第２のトランシーバ回路４２０Ｂと第２及び第３のアンテナ４３０Ｂ，４３０Ｃとの間の電磁的（ＥＭ）分離を与えるように働く。第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂは、トランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂの動作により生じるＥＭ放射がそれぞれの側のアンテナと干渉する可能性を最小にするように働く。

ある複数の実施形態では、ＰＣＢ４０５は、多層ＰＣＢであり得て、そしてトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂのうちの一方又は両方が、ＰＣＢ４０５中に形成される。このケースでは、第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂは、ＰＣＢ４０５中の追加のグランド・プレーンであり得る。別の実施形態では、第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂは、それぞれのトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂを覆ってぴったりと合う金属ケーシング又はＥＭ分離を与えるための任意の他の好適なデバイスであり得る。それにもかかわらず、第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂは、グランド・プレーン４１０にそれぞれ接続されるはずであり、その結果、それらはグランド・プレーン４１０と同じ電位を維持する。

ある複数の実施形態では、第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂは、第１及び第４のアンテナ４３０Ａ，４３０Ｄと第２及び第３のアンテナ４３０Ｂ，４３０Ｃとの間のさらなる分離を与えるように構成されることができる。別の実施形態では、しかしながら、第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂは、トランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂへの分離を主に与えるように構成されることができる。

第１から第４のアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄは、トランシーバ回路４２０Ａと４２０ＢからのＥＭ信号を送信するように、又はそれに対するＥＭ信号を受信するように構成されたＥＭアンテナである。ある複数の実施形態では、第１から第４のアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄは、ＰＣＢ上に又はその近くに形成された、パッチ・アンテナ又はスロット・アンテナのような、平面アンテナであり得る。しかしながら、適正に分離されているいずれかの好適なアンテナ、例えば、双極アンテナ、“逆Ｆ”アンテナ、等、が、代わりの実施形態において使用されることができる。

図４−図６の実施形態において、アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄは、他のアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄのうちの１又はそれより多くと直交する信号を送信することが可能であり、それらの信号間の干渉をさらに低減するように構成される。本明細書の簡明さのために、それらの信号は、水平方向の信号と、その水平方向に直交する垂直方向の信号を送信するように記述される。しかしながら、任意の基準面、例えば、局所フロア、へのそれらの相対的方向に拘わらず、互いに直交する任意の方向をそれらが表すことが、理解されるはずである。例えば、「水平」方向は、フロアから４５°であり得、そして「垂直」方向は、フロアから１３５°であり得る。当然ながら、他の方向が、可能である。

第１から第４の非導電性支持部材４３５Ａ−４３５Ｄは、非導電性材料から形成され、そして第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂからそれぞれのアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄを隔離するように働く。それらは、望まれるように中空でなくとも中空であってもよい。アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄと第１及び第２の電磁分離素子４２５Ａ，４２５Ｂとの間のセパレーションが、アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄのフィールド・パラメータに影響を及ぼすことがあるので、第１から第４の非導電性支持部材４３５Ａ−４３５Ｄの寸法及び配置は、アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄに関するある種の送信及び受信パラメータを設定するために選択されることができる。

第１から第４の水平接続素子４４０Ａ−４４０Ｄは、アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄのうちのそれぞれ１つの水平端をトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂのうちのそれぞれ１つに接続し、その結果、信号は水平方向で送信される又は受信されることが可能である。

第１から第４の垂直接続素子４５０Ａ−４５０Ｄは、アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄのうちのそれぞれ１つの垂直端をトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂのうちのそれぞれ１つに接続し、その結果、信号は垂直方向で送信される又は受信されることが可能である。

これらの接続素子４４０Ａ−４４０Ｄと４５０Ａ−４５０Ｄが９０度セパレーションで形成されるので、それらは、様々な構成において同様に使用されることが可能である直交偏波を形成して、２つのアンテナ素子間の分離を向上させる。それらは、デバイス４００における無線信号を受信するダイバーシティのために同様に使用されることができる。

アンテナ方向の厳密な選択は、実施形態毎に変わることがあり、そしてデバイス４００の動作の全体を通して変わることさえあり得る。例えば、第１及び第２のアンテナ４３０Ａと４３０Ｂは、水平方向を使用して動作することが可能であり、そして第３及び第４のアンテナ４３０Ｃと４３０Ｄは、垂直方向を使用して動作することが可能である。このようにして、所与の側の２つのアンテナ（第１の側５００上の第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄ、及び第２の側６００上の第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃ）は、それらの間に電磁分離素子がないという事実に拘わらず、ある分離を与えられることが可能である。代案では、第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄは、水平方向を使用して動作することができ、そして第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃは、垂直方向を使用して動作することができる。方向の他の可能な置き換えのうちのいずれかが、同様に、必要に応じて使用されることができる。

これらの実施形態におけるアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄが、垂直フィード（feed）と水平フィードの両方をそれぞれが有するので、垂直方向又は水平方向に必要に応じて送信するように選択されることができる。

ある複数の実施形態では、しかしながら、第１から第４の水平接続素子４４０Ａ−４４０Ｄ及び第１から第４の垂直接続素子４５０Ａ−４５０Ｄのうちの１又はそれより多くは、省略されることが可能である。例えば、第１及び第２のアンテナ４３０Ａと４３０Ｂが垂直方向に信号を送信しそして受信するだけであり、そして第３及び第４のアンテナ４３０Ｃと４３０Ｄが水平方向に信号を送信しそして受信するだけである場合には、第１及び第２の水平接続素子４４０Ａと４４０Ｂ、及び第３及び第４の垂直接続素子４５０Ｃと４５０Ｄは、省略されることが可能である。当業者により理解されるはずであるように、数多くの別の置き換えが可能である。

別の種類のアンテナを使用する代わりの実施形態では、第１から第４の水平接続素子４４０Ａ−４４０Ｄ及び第１から第４の垂直接続素子４５０Ａ−４５０Ｄは、アンテナを所与の方向に信号を送信するようにさせる対応する素子で置き換えられることができる。

第１から第４のフィールド成形素子４６０Ａ−４６０Ｄは、個々の第１から第４のアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄの端の周りに形成された金属構造物であって、アンテナ構造の１つの側から放射されるフィールド（すなわち、信号）を成形し、その結果、反対側にあるアンテナに届くそれらのフィールドの一部が大幅に低減される又は除去される。これらのフィールド成形素子４６０Ａ−４６０Ｄは、成形接続素子４６５を介してグランド・プレーン４１０に接続されるはずであり、その結果、フィールド成形素子４６０Ａ−４６０Ｄは、グランド・プレーン４１０と同じ電位である。

フィールド成形素子４６０Ａ−４６０Ｄは、フェンス、ＰＣＢの端部上に突出した金属、又は端部上でＰＣＢを囲む実際の金属リング、であり得る。端部回折同様にグランド・プレーン端部が減少されるように、ＰＣＢの端部上の与えられた鋸歯パターン又は他のパターンからフィールド成形素子１６０Ａと１６０Ｂを形成することは、同様に可能である。ある複数の実施形態では、フィールド成形素子４６０Ａ−４６０Ｄは、しかもヒート・シンクとして使用されることも可能である。

フィールド成形素子４６０Ａ−４６０Ｄのあるもの又は全ては、十分な分離がグランド・プレーン４１０と電磁分離素子４２５Ａと４２５Ｂ、及び直交アンテナの使用を通して与えられるある複数の実施形態では省略されることがある。複数の実施形態は、しかも、デバイス４００の１つの側に１又はそれより多くのフィールド成形素子を与え、他の側には与えないこともある。

ある複数の実施形態では、フィールド成形素子４６０Ａ−４６０Ｄは、薄い金属シートから作られ、そしてばねフィンガにより形成されることができ、その結果、デバイス・パッケージの蓋がＰＣＢと組み立てられるときに、フィンガは、少なくとも１つのグランド・プレーンに押し付けられて、反対側のフィールドに関してアンテナの一方の側のＥＭフィールドを分離する。これらの構造は、しかも、蓋にそれらを容易に組み立てられるように溝又はクリップにより蓋に取り付けられることが可能である。

図７は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスの上側の説明図である。図７に示されるように、デバイス４００の第１の側５００が、例として示される。開示された実施形態の第１の側５００は、第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄを含む。

これらの実施形態における第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄは、関心のある所望の周波数で放射するように適正な大きさにされた金属の平坦な断片から形成される。第１及び第４の垂直接続素子４５０Ａと４５０Ｄ並びに第１及び第２の水平接続素子４４０Ａと４４０Ｄは、金属の突き出したフィンガを下に曲げ、そしてそれぞれの供給点７７０Ａ，７７０Ｄ，７７５Ａと７７５Ｄにそれを取り付けることによりそれぞれのアンテナ４３０Ａと４３０Ｄに結合され、該供給点はトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂのうちの１つに最終的に接続される。電磁分離素子４２５Ａがトランシーバ回路４２０Ａを覆って形成された物理的な電磁干渉（ＥＭＩ：electromagnetic interference）シールドである実施形態では、供給点７７０Ａ，７７０Ｄ，７７５Ａと７７５Ｄは、電磁分離素子４２５Ａを貫通して、トランシーバ回路４２０Ａに接続される。

同様に図７に示されるように、非導電性支持素子４３５Ａと４３５Ｄは、それぞれのアンテナ４３０Ａと４３０Ｄの下にぴったりと合う四角い部品であり、そして複数の支柱により電磁分離素子１２５Ａに繋げられる。

図８は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスのブロック図である。図８に示されるように、デバイス４００は、第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄを有する第１の側５００、第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃを有する第２の側６００、及び複数−トランシーバ回路８７０とコントローラ８８０を含んでいるシールドされた複数−トランシーバ素子８５０、を含む。

第１及び第２の側５００と６００は、図５と図６に関連して上に詳細に説明されている。図８に開示される実施形態では、第１から第４のアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄは、全て双方向である。別のオペレーション・モードでは、それらは、送信／受信アレイとして使用されることができ、必要に応じてあるものは送信しそしてあるものは受信する。代わりの実施形態では、あるアンテナは、必要に応じて、専用の送信アンテナ又は受信アンテナであり得る。

複数−トランシーバ回路８７０は、ＰＣＢ４０５並びに第１及び第２のトランシーバ回路４２０Ａと４２０Ｂを含む。それは、アンテナ４３０Ａ−４３０Ｄから信号を受信するため、そしてアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄへ信号を送るために必要な回路要素の全てを包含する。これは、増幅器、フィルタ、アップ及びダウン・コンバータ、スイッチ、周波数変換回路、パケット変調器及び復調器、信号検出器、自動利得制御回路、及びその他、を含むことができる。上記のように、トランシーバの一般的な動作は、この分野において公知であり、そしてここでは詳細に論じられない。

コントローラ８８０は、複数−トランシーバ回路８７０の動作を制御するために必要な回路要素を含む。これは、ユーザ・インターフェース、チャネル監視回路、パケット監視回路、及びメモリ素子、を含むことができる。そのようなコントローラの一般的な動作は、この分野において公知であり、そしてここでは詳細に論じられない。

４−アンテナ、２−トランシーバ・デバイスの動作
図９は、様々な具体例の実施形態にしたがった図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスを含むネットワーク９００のブロック図である。図９に示されるように、ネットワーク９００は、基地局９１０と加入者９２０との間で通信するマルチプル−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイス４００を含む。

マルチプル−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイス４００は、第１及び第４のアンテナ４３０Ａと４３０Ｄを有する第１の側５００、第２及び第３のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｃを有する第２の側６００、及びシールドされた複数−トランシーバ素子８５０を含む。これらの素子は、上に非常に詳細に説明されている。

第１及び第２のネットワーク９１０と９２０は、相互間で情報を渡す必要がある無線ネットワークを表す。様々な実施形態が、異なる第１のネットワーク９１０と第２のネットワーク９２０の間を接続することができる。１つの実施形態では、第１のネットワーク９１０は、セルラ電話ネットワークであり、そして第２のネットワーク９２０は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ：local area network）、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワーク、であり得る。別の１つの実施形態では、第１のネットワーク９１０は、セルラ電話ネットワークであり、そして第２のネットワーク９２０は、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ：personal communication service）ネットワークであり得る。しかしながら、別の実施形態は、接続される必要があるネットワークの任意のセットに対して可能である。

このネットワークの動作は、第２のネットワーク９２０へダウンリンク信号９３０と９３５を渡す第１のネットワーク９１０、及び第１のネットワーク９１０へアップリンク信号９４０と９４５を渡す第２のネットワーク９２０、に関して記述される。しかしながら、これは、ほんの一例である。通信リンク９３０，９３５，９４０と９４５は、所望の信号の任意のセットであり得る。

第２のネットワーク９２０が第１のネットワーク９１０へアップリンク・メッセージを送る必要があるとき、それは、デバイス４００の第２の側６００上の第３のアンテナ４３０Ｃにより受信されるアップリンク信号９４０においてアップリンク・メッセージを送信する。第３のアンテナ４３０Ｃは、シールドされた複数−トランシーバ素子８５０を経由して（すなわち、いずれかの電磁分離素子を通過して）アップリンク・メッセージを渡し、そしてデバイス４００の第１の側５００上の第４のアンテナ４３０Ｄからアップリンク信号９４５においてアップリンク・メッセージを送信する。アップリンク信号９４５は、それから第１のネットワーク９１０により受信される。

同様に、第１のネットワーク９１０が第２のネットワーク９３０へダウンリンク・メッセージを送る必要があるとき、それはデバイス４００の第１の側５００上の第１のアンテナ４３０Ａにより受信されるダウンリンク信号９３０においてダウンリンク・メッセージを送信する。第１のアンテナ４３０Ａは、シールドされた複数−トランシーバ素子８５０を経由して（すなわち、いずれかの電磁分離素子を通過して）ダウンリンク・メッセージを渡し、そしてデバイス４００の第２の側６００上の第２のアンテナ４３０Ｂからダウンリンク信号９３５においてダウンリンク・メッセージを送信する。

しかしながら、第１の側５００における信号（すなわち、ダウンリンク信号９３０とアップリンク信号９４５）は、電磁分離素子又はフィールド成形素子により第２の側６００における信号（すなわち、ダウンリンク信号９３５とアップリンク信号９４０）から分離されるため、これらの２つの信号を送りそして受信するためのトランシーバが同じＰＣＢ上に形成されているとしても、信号の２つのセットの間の干渉は、最小にされ得る。

それに加えて、デバイス４００の第１の側５００におけるアップリンク信号９４５とダウンリンク信号９３０は、しかも、周波数分割多重化、時分割多重化、チャネル分割多重化、直交送信、等、のような手段を介して分離されることができる。同様に、デバイス４００の第２の側６００におけるアップリンク信号９４０とダウンリンク信号９３５は、同様な手段を介して分離されることができる。

ある複数の状況では、第１及び第２のネットワーク９１０と９２０の間に簡単な物理的境界があり得る。例えば、１つの実施形態では、第１のネットワーク９１０は、セルラ・ネットワークであり、そして第２のネットワーク９２０は、ホームＬＡＮであり得る。これは、ＬＡＮを動作させる加入者がある種の加入に基づいてセルラ・ネットワークへのアクセスを有するときに生じる。

このケースでは、第２のネットワーク９２０（すなわち、ＬＡＮ）は、加入者の家の中で最も強いことがある。第１のネットワーク９１０（すなわち、セルラ・ネットワーク）は、加入者の家の外で最も強いことがある。マルチプル−アンテナ・デバイス４００は、それゆえ、この事実の利点を利用するために家の中の窓に又はその近くに設置されることができる。特に、デバイス４００の第１の側５００は、窓に向けて（すなわち、セルラ・ネットワークに向けて）設置されることができ、一方で、デバイス４００の第２の側６００は、家の内部に向けて（すなわち、ＬＡＮに向けて）設置されることができる。

これは、２つのネットワーク間の物理的な境界が顕著ないずれかの状況において同様に効果的であり得る。

上記の開示において、第１及び第３のアンテナ４３０Ａと４３０Ｃが受信側アンテナとして動作するように示され、そして第２及び第４のアンテナ４３０Ｂと４３０Ｄが送信側アンテナとして動作するように示されているとはいえ、これは、ほんの一例である。これらのアンテナ４３０Ａ−４３０Ｄは、全て双方向アンテナであることができ、そしてそれらの動作は、信号を送ること又は送信することの必要に応じて変更されることができる。

複数の帯域を使用する動作
図１０は、様々な具体例の実施形態にしたがって複数の帯域において動作するように構成されたた図４の４−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイス１０００のブロック図である。このデバイス１０００は、利用可能なアンテナの可変構成を使用して２つの異なる帯域にわたり自由に信号を送信することができる。

図１０に示されるように、デバイス１０００は、第１の側１０４０と第２の側１０８０を有するシールドされた複数−トランシーバ素子１００１を含む。シールドされた複数−トランシーバ素子１００１は、第１帯域トランシーバ１００２と１００４、第１帯域ベースバンド回路要素１００６、第２帯域トランシーバ１０１２と１０１４、第２帯域ベースバンド回路要素１０１６、送受切換器１０２２，１０２４，１０２６，１０２８，１０６２，１０６４，１０６６と１０６８、ダイプレクサ１０３０，１０３５，１０７０と１０７５を含み、第１の側１０４０は、アンテナ１０４５Ａと１０４５Ｂを含み、そして第２の側１０８０は、アンテナ１０８５Ａと１０８５Ｂを含む。図１０には示されていないが、デバイス１０００は、少なくとも１つの電磁分離素子を含み、上記のように、第１の側１０４０上のアンテナ１０４５Ａ，１０４５Ｂと第２の側１０８０上のアンテナ１０８５Ａ，１０８５Ｂとの間の電磁（ＥＭ）分離を提供する。

アンテナ１０４５Ａは、信号１０５０を送る又は受信することができ、アンテナ１０４５Ｂは、信号１０５５を送る又は受信することができ、アンテナ１０８５Ａは、信号１０９０を送る又は受信することができ、そしてアンテナ１０８５Ｂは、信号１０９５を送る又は受信することができる。これらのアンテナ１０４５Ａ，１０４５Ｂ，１０８５Ａと１０８５Ｂは、平面（例えば、パッチ）アンテナであり得る、又は互いに効果的に分離されることができるいずれかの別の所望のアンテナのタイプであり得る。

第１帯域トランシーバ１００２は、ダイプレクサ１０２２，１０２４，１０２６と１０２８及び送受切換器１０３０と１０３５を経由してアンテナ１０４５Ａと１０４５Ｂに接続され、アンテナ１０４５Ａと１０４５Ｂを介してデータを送る又は受信する。第１帯域トランシーバ１００４は、ダイプレクサ１０６２，１０６４，１０６６と１０６８及び送受切換器１０７０と１０７５を経由してアンテナ１０８５Ａと１０８５Ｂに接続され、アンテナ１０８５Ａと１０８５Ｂを介してデータを送る又は受信する。第１帯域ベースバンド回路要素１００６は、第１帯域トランシーバ１００２と第１帯域トランシーバ１００４との間に接続され、これらの２つの回路間の通信を提供する。

第２帯域トランシーバ１０１２は、ダイプレクサ１０２２，１０２４，１０２６と１０２８及び送受切換器１０３０と１０３５を経由してアンテナ１０４５Ａと１０４５Ｂに接続され、アンテナ１０４５Ａと１０４５Ｂを介してデータを送る又は受信する。第２帯域トランシーバ１０１４は、ダイプレクサ１０６２，１０６４，１０６６と１０６８及び送受切換器１０７０と１０７５を経由してアンテナ１０８５Ａと１０８５Ｂに接続され、アンテナ１０８５Ａと１０８５Ｂを介してデータを送る又は受信する。第２帯域ベースバンド回路要素１０１６は、第２帯域トランシーバ１０１２と第２帯域トランシーバ１０１４との間に接続され、これらの２つの回路間の通信を提供する。

ダイプレクサ１０３０，１０３５は、アンテナ１０４５Ａ，１０４５Ｂと送受切換器１０２２，１０２４，１０２６，１０２８との間に接続される。これらは、どの信号がアンテナ１０４５Ａ，１０４５Ｂと第１帯域トランシーバ１００２との間、及びアンテナ１０４５Ａ，１０４５Ｂと第２帯域トランシーバ１０１２との間を通されるかを判断するように動作する。

ダイプレクサ１０３０，１０３５は、周波数に基づいて信号を分離し、送受切換器１０２２と１０２４への／からの第１周波数帯域の信号を通し、そして送受切換器１０２４と１０２８への／からの第２周波数帯域の信号を通すように構成される。

送受切換器１０２２，１０２４は、ダイプレクサ１０３０，１０３５と第１帯域トランシーバ１００２との間に接続され、そして送受切換器１０２６，１０２８は、ダイプレクサ１０３０，１０３５と第２帯域トランシーバ１０１２との間に接続される。これらの送受切換器１０２２，１０２４，１０２６と１０２８は、それぞれ、第１帯域又は第２帯域内のわずかに異なる周波数の信号を配送するように機能し、第１及び第２帯域トランシーバ１００２，１０１２とダイプレクサ１０３０，１０３５との間で送信信号又は受信信号を適正に向ける。

ダイプレクサ１０７０，１０７５は、アンテナ１０８５Ａ，１０８５Ｂと送受切換器１０６２，１０６４，１０６６，１０６８との間に接続される。これらは、どの信号がアンテナ１０８５Ａ，１０８５Ｂと第１帯域トランシーバ１００４との間、及びアンテナ１０８５Ａ，１０８５Ｂと第２帯域トランシーバ１０１４との間を通されるかを判断するように動作する。

ダイプレクサ１０７０，１０７５は、周波数に基づいて信号を分離し、送受切換器１０６２と１０６４への／からの第２周波数帯域の信号を通し、そして送受切換器１０６４と１０６８への／からの第１周波数帯域の信号を通すように構成される。

送受切換器１０６２，１０６４は、ダイプレクサ１０７０，１０７５と第２帯域トランシーバ１０１４との間に接続され、そして送受切換器１０６６，１０６８は、ダイプレクサ１０７０，１０７５と第１帯域トランシーバ１００４との間に接続される。これらの送受切換器１０６２，１０６４，１０６６と１０６８は、それぞれ、第１帯域又は第２帯域内のわずかに異なる周波数の信号を配送するように機能し、第１及び第２帯域トランシーバ１００４，１０１４とダイプレクサ１０７０，１０７５との間で送信信号又は受信信号を適正に向ける。

ある複数の実施形態では、帯域及びアンテナのある種の置き換えが禁止されているので、代わりの実施形態では、送受切換器１０２２，１０６２４，１０２６，１０２８，１０６２，１０６４，１０６６，１０６８，１０７０と１０７５のうちのあるもの、又はダイプレクサ１０３０，１０３５，１０７０と１０７５のうちのあるものは、削除されることができる。

別の実施形態では、異なる帯域からの信号は、ある特定の送信方向に明確に割り当てられることができる。そのような実施形態では、送受切換器１０２２，１０２４，１０２６，１０２８，１０６２，１０６４，１０６６と１０６８の出力は、アンテナ１０４５Ａ，１０４５Ｂ，１０８５Ａと１０８５Ｂに直接接続されることができる。例えば、第１帯域は、水平方向を使用して常に送信し／受信するように指定されることができ、そして第２帯域は、垂直方向を使用して常に送信し／受信するように指定されることができる。そのような実施形態では、送受切換器１０２２は、アンテナ１０４５Ａの水平リードに直接接続されることができ、送受切換器１０２４は、アンテナ１０４５Ｂの水平リードに直接接続されることができ、送受切換器１０２６は、アンテナ１０４５Ａの垂直リードに直接接続されることができ、送受切換器１０２８は、アンテナ１０４５Ｂの垂直リードに直接接続されることができ、送受切換器１０６２は、アンテナ１０８５Ａの垂直リードに直接接続されることができ、送受切換器１０６４は、アンテナ１０８５Ｂの垂直リードに直接接続されることができ、送受切換器１０６６は、アンテナ１０８５Ａの水平リードに直接接続されることができ、送受切換器１０６８は、アンテナ１０８５Ｂの水平リードに直接接続されることができる。

上記の実施形態は、２つのトランシーバとともに２つだけ又は４つだけのアンテナの使用を示しているけれども、これは、ほんの一例である。別の数のアンテナ又はトランシーバを使用するマルチプル−アンテナ、複数−トランシーバ・デバイスは、同様に使用されることが可能である。

その上、上記の実施形態は、全て、ＰＣＢから分離されているアンテナを示しているとはいえ、代わりの実施形態は、ＰＣＢの対向する側の上に直接アンテナを形成することが可能である。そのような実施形態では、ＰＣＢ内の絶縁層は、必要とされる非導電性支持部材を形成することができ、グランド・プレーンからアンテナを分離する。しかも、そのような実施形態では、トランシーバは、ＰＣＢから離れて形成される可能性があり、ＰＣＢ上の配線によりアンテナに接続される。この種類の集積構造は、よりコンパクトなデバイスを提供することが可能である。

終わりに
本明細書は、本発明にしたがった様々な実施形態の実際の、意図され、そして適正な範囲及び精神に限定することよりはむしろ、それらをどのようにして作りそして使用するかを記述するように意図されている。前述の記載は、開示された明確な形式に本発明を限定するように、又は網羅的であるように意図されていない。変更又は変形は、上記の教示を考慮して可能である。（複数の）実施形態は、本発明の原理の最適な説明及びその実際の応用を提供するために、そして様々な実施形態においてそして予期される特定の使用に適するような様々な変形を用いて当業者が本発明を利用することを可能にするために、選択されそして記述された。全てのそのような変更又は変形は、それらが公正に、法律的に、そして公平に権利を与えられる範囲にしたがい解釈されるとき、特許のために本出願の係争中に補正されることがあるので、添付された特許請求の範囲及び全ての等価なものにより定められるように本発明の範囲内である。上に記述された様々な回路は、実施により望まれるように、個別回路又は集積回路において与えられることができる。

Claims (21)

1. プリント回路基板の第１の側と前記プリント回路基板の第２の側との間の電磁分離を与えるように構成されたグランド・プレーンを有するプリント回路基板；
   前記プリント回路基板の前記第１の側の上方に形成された第１の非導電性支持部材；
   前記プリント回路基板の前記第２の側の上方に形成された第２の非導電性支持部材；
   前記第１の非導電性支持部材の上方に形成された第１のアンテナ；及び
   前記第２の非導電性支持部材の上方に形成された第２のアンテナ、
   を具備する、ここにおいて、
   前記第１のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板の第１の部分上の第１の供給点に電気的に接続される、そして
   ここにおいて、前記第２のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板の第２の部分上の第２の供給点に電気的に接続される、
   マルチプル−アンテナ・デバイス。
2. 前記第１及び第２の非導電性支持素子は、前記プリント回路基板に集積される、請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
3. 前記第１及び第２のアンテナは、それぞれ、スロット・アンテナ、パッチ・アンテナ、双極アンテナ、及び逆Ｆアンテナのうちの１つである、請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
4. 前記プリント回路基板の前記第１の側と前記第１の非導電性支持部材との間に形成された第１のトランシーバ回路；
   前記プリント回路基板の前記第２の側と前記第２の非導電性支持部材との間に形成された第２のトランシーバ回路；
   前記第１のトランシーバ回路と前記第１の非導電性支持部材との間に形成された第１の電磁分離素子、前記第１の電磁分離素子は前記グランド・プレーンに接続される；及び
   前記第２のトランシーバ回路と前記第２の非導電性支持部材との間に形成された第２の電磁分離素子、前記第２の電磁分離素子は前記グランド・プレーンに接続される、
   をさらに具備する、請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
5. 前記プリント回路基板から離れて形成され、そして前記プリント回路基板上の配線を介して前記第１及び第２のアンテナに接続された、トランシーバ回路、をさらに具備する、請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
6. 前記第１のアンテナは、第１の極性を有し、そして
   前記第２のアンテナは、前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する、
   請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
7. 前記第２の極性は、前記第１の極性から９０度ずれている、請求項６のマルチプル−アンテナ・デバイス。
8. 前記第１のアンテナは、第１の極性と第２の極性のうちの１つを使用する第１のトランシーバに接続されることができ、そして
   前記第２のアンテナは、前記第１の極性と前記第２の極性のうちの１つを使用する第２のトランシーバに接続されることができる、
   請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
9. 前記第１のアンテナの外側端に近接して、前記プリント回路基板の前記第１の側上に形成された第１のフィールド成形素子、前記第１のフィールド成形素子は前記第１のアンテナから放射される第１の電磁場を成形するように構成される；及び
   前記第２のアンテナの外側端に近接して、前記プリント回路基板の前記第２の側上に形成された第２のフィールド成形素子、前記第２のフィールド成形素子は前記第２のアンテナから放射される第２の電磁場を成形するように構成される、
   をさらに具備する、請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
10. プリント回路基板の第１の側と前記プリント回路基板の第２の側との間の電磁分離を与えるように構成されたグランド・プレーンを有する前記プリント回路基板；
    前記プリント回路基板の前記第１の側の上方に形成された第１の非導電性支持部材；
    前記プリント回路基板の前記第２の側の上方に形成された第２の非導電性支持部材；
    前記プリント回路基板の前記第２の側の上方に形成された第３の非導電性支持部材；
    前記プリント回路基板の前記第１の側の上方に形成された第４の非導電性支持部材；
    前記第１の非導電性支持部材の上方に形成された第１のアンテナ；
    前記第２の非導電性支持部材の上方に形成された第２のアンテナ；
    前記第３の非導電性支持部材の上方に形成された第３のアンテナ；
    前記第４の非導電性支持部材の上方に形成された第４のアンテナ；
    を具備する、マルチプル−アンテナ・デバイス。
11. 前記プリント回路基板の前記第１の側と前記第１及び第４の非導電性支持部材との間に形成された第１のトランシーバ回路；
    前記プリント回路基板の前記第２の側と前記第２及び第３の非導電性支持部材との間に形成された第２のトランシーバ回路；
    前記第１のトランシーバ回路と前記第１及び第４の非導電性支持部材との間に形成された第１の電磁分離素子、前記第１の電磁分離素子は前記グランド・プレーンに接続される；及び
    前記第２のトランシーバ回路と前記第２及び第３の非導電性支持部材との間に形成された第２の電磁分離素子、前記第２の電磁分離素子は前記グランド・プレーンに接続される、
    をさらに具備する、請求項１０のマルチプル−アンテナ・デバイス。
12. 前記プリント回路基板から離れて形成され、そして前記プリント回路基板上の配線を介して前記第１、第２、第３及び第４のアンテナに接続された、トランシーバ回路、をさらに具備する、請求項１０のマルチプル−アンテナ・デバイス。
13. 前記第１のアンテナは、第１の極性を有し、
    前記第２のアンテナは、第２の極性を有し、
    前記第３のアンテナは、第３の極性を有し、
    前記第４のアンテナは、第４の極性を有する、
    ここにおいて、前記第１、第２、第３及び第４の極性は、少なくとも第１の極性方向及び前記第１の極性方向とは異なる第２の極性方向を有する、
    請求項１０のマルチプル−アンテナ・デバイス。
14. 前記第２の極性方向は、前記第１の極性方向から９０度ずれている、請求項１３のマルチプル−アンテナ・デバイス。
15. 前記第１のアンテナは、第１の極性と第２の極性のうちの１つを使用する第１のトランシーバに接続されることができ、
    前記第２のアンテナは、前記第１の極性と前記第２の極性のうちの１つを使用する第２のトランシーバに接続されることができ、
    前記第３のアンテナは、第１の極性と第２の極性のうちの１つを使用する第３のトランシーバに接続されることができ、そして
    前記第４のアンテナは、第１の極性と第２の極性のうちの１つを使用する第４のトランシーバに接続されることができる、
    請求項１のマルチプル−アンテナ・デバイス。
16. 前記第１のアンテナと前記第４のアンテナのうち少なくとも１つの外側端に近接して、前記プリント回路基板の前記第１の側上に形成された第１のフィールド成形素子、前記第１のフィールド成形素子は前記第１のアンテナと前記第４のアンテナのうち少なくとも１つから放射される第１の電磁場を成形するように構成される；及び
    前記第２のアンテナと前記第３のアンテナのうち少なくとも１つの外側端に近接して、前記プリント回路基板の前記第２の側上に形成された第２のフィールド成形素子、前記第２のフィールド成形素子は前記第２のアンテナと前記第３のアンテナのうち少なくとも１つから放射される第２の電磁場を成形するように構成される、
    をさらに具備する、請求項１０のマルチプル−アンテナ・デバイス。
17. プリント回路基板に形成されたマルチプル−アンテナ・デバイス、前記マルチプル−アンテナ・デバイスは：
    前記プリント回路基板の第１の側上に形成された第１のアンテナ；
    前記プリント回路基板の第２の側上に形成された第２のアンテナ；
    前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの間に形成されたグランド・プレーン、前記グランド・プレーンは、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの間の電磁分離を与えるように構成される；
    前記第１のアンテナと前記グランド・プレーンとの間に形成された第１の非導電性支持部材；
    前記第２のアンテナと前記グランド・プレーンとの間に形成された第２の非導電性支持部材；
    を具備し、ここにおいて、
    前記第１のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板上の第１の供給点に電気的に接続される、そして
    ここにおいて、前記第２のアンテナは、前記グランド・プレーンに接続されていない前記プリント回路基板上の第２の供給点に電気的に接続される、
    マルチプル−アンテナ・デバイス。
18. 前記第１及び第２のアンテナは、それぞれ、スロット・アンテナ、パッチ・アンテナ、双極アンテナ、及び逆Ｆアンテナのうちの１つである、請求項１７のマルチプル−アンテナ・デバイス。
19. 前記第１のアンテナは、第１の極性を有し、そして
    前記第２のアンテナは、前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する、
    請求項１７のマルチプル−アンテナ・デバイス。
20. 前記第１のアンテナは、第１の極性を有し、そして
    前記第２のアンテナは、前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する、
    請求項１７のマルチプル−アンテナ・デバイス。
21. 前記第２の極性は、前記第１の極性から９０度ずれている、請求項６のマルチプル−アンテナ・デバイス。

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