本発明は通信分野に関し、より詳細には、無線トランシーバ装置及び基地局に関する。
モバイル通信システムにおいて、無線トランシーバ装置は、一般的な信号トランシーバ装置であり、主に、アンテナユニット、誘電体基板、遮蔽カバー、及び金属キャリアなどの構造を含む。無線トランシーバ装置上に配置されたアンテナユニットは、一般に、無線トランシーバ装置が、広い信号カバレッジエリアを提供することを可能にするように、無指向性アンテナユニットである。無指向性アンテナユニットは、水平指向性パターンにおいて360°、即ち全方向の均一放射を示し、垂直指向性パターンにおいて幅をもつビームを示す。
従来の無指向性アンテナユニットは、一般に、放射パッチと短絡プローブと給電プローブとを含む3次元構造である。無指向性アンテナユニットは、金属キャリア又は遮蔽カバー上に配置される。
しかしながら、従来の無指向性アンテナユニットは、別々に加工され、金属キャリア又は遮蔽カバー上に組み付けられる必要がある、独立した部分である。このようにして、無指向性アンテナユニットが遮蔽カバー上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられた金属キャリア及び遮蔽カバー及び無指向性アンテナユニットの全厚であり、又は、無指向性アンテナユニットが金属キャリア上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられる金属キャリア及び無指向性アンテナユニットの全厚である。従って、従来の無線トランシーバ装置の全厚は比較的大きく、全体積も比較的大きい。それに応じて、比較的大きい空間が占有される。
無線トランシーバ装置が比較的大きい空間を占有するという課題を解決するために、本発明の実施形態は、無線トランシーバ装置及び基地局を提供する。技術的解決策は、以下のとおりである。一態様によれば、金属キャリアと、少なくとも1つのアンテナユニットと含み、アンテナユニットは給電構造と放射パッチとを含み、溝が金属キャリア上に配置され、アンテナユニットは溝内に配置され、放射パッチは給電構造を使用することによって給電され、放射パッチは接地される、無線トランシーバ装置が提供される。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、アンテナユニットは金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
任意選択で、溝は、金属キャリアの縁上に配設される。溝内に配設されるアンテナユニットは、より優れた電磁放射性能を有する。
実際の適用例では、電磁振動(共振とも呼ばれる)が、放射パッチと溝の底面との間に生成可能である。任意選択で、溝は、金属キャリアの隅に配設されてもよいし、金属キャリアの側面上に配設されてもよい。開口は、溝の側壁上に存在し得る。側壁上に開口を有する溝内に配設されたアンテナユニットは、より優れた放射特徴を有する。
任意選択で、少なくとも1つの溝が金属キャリア上に配置され、1つのアンテナユニットは各溝内に配置される。即ち、溝とアンテナユニットは、1対1対応で配置され得る。
さらに、スロットが給電構造と放射パッチとの間に存在し、給電構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行する。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、給電構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行し、従って、アンテナユニットの帯域幅は、効果的に拡張可能である。
さらに、アンテナユニットは寄生構造をさらに含んでよく、この寄生構造は、溝の底面と平行な面上に配設され、この寄生構造は接地される。寄生構造を追加することによって、アンテナユニットの帯域幅は、さらに拡張可能である。
任意選択で、スロットが寄生構造と放射パッチとの間に存在し、寄生構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行する。寄生構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行し、従って、アンテナユニットの帯域幅は、比較的小さい体積を占有しながら、効果的に拡張可能である。
任意選択で、アンテナユニットは、第1のグランドピンをさらに含んでよく、この第1のグランドピンの一端は寄生構造に接続され、この第1のグランドピンの他端は金属キャリアに接続され、この第1のグランドピンは溝の底面に垂直であり、寄生構造は金属キャリアを使用することによって接地される。寄生構造は、第1のグランドピンを使用することによって効果的に接地可能である。
さらに、寄生構造は非中心対称構造であってもよい。寄生構造は、複数の形状を有することがある。任意選択で、寄生構造は扇形構造であり、放射パッチは部分円形構造であり、放射パッチの中心と寄生構造の中心は放射パッチの同じ側面に配設される。任意選択で、2つの中心は、アンテナユニットが配置される隅に近く、従って、アンテナユニットの全体的なサイズが減少可能である。
寄生構造が配置されていないアンテナユニット内の放射パッチは、部分円形構造であってもよいし、別の非中心対称構造であってもよいことが留意されるべきである。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
任意選択で、放射パッチと給電構造の両方は非中心対称構造である。放射パッチと給電構造の両方が非中心対称構造であるので、アンテナユニットが金属キャリアの中心位置上に配置されていないとき、アンテナユニットの高い真円度特徴は依然として確実にされ得、アンテナユニットの一般的な適用性は改善可能である。
放射パッチ、給電構造、及び寄生構造はすべて非中心対称構造であるので、アンテナユニットが金属キャリアの中心位置上に配置されないとき、さらに、アンテナユニットの高い真円度特徴は依然として確実にされ得、アンテナユニットの一般的な適用性は改善可能であることが留意されるべきである。
任意選択で、給電構造は、複数の形を有することがある。
第1の可能な実装形態では、給電構造はE字形構造であり、このE字形構造は、1つの第1の垂直ストリップ構造と、一方の側面上の端が間隔を置いて第1の垂直ストリップ構造上に配置された3つの第1の水平ストリップ構造によって形成され、E字形構造の開口は放射パッチと対向して配置され、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の長さは、他の2つの第1の水平ストリップ構造の各々の長さよりも長く、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットが第1の垂直ストリップ構造と放射パッチとの間に形成される。給電部、即ち、給電源は金属キャリアの信号送信ポートであってよく、通常、トランシーバの入力/出力ポートに接続される。
第2の可能な実装形態では、給電構造はT字形構造であり、このT字形構造は、1つの第2の垂直ストリップ構造と、一端が第2の垂直ストリップ構造の中央部分から延伸する1つの第2の水平ストリップ構造によって形成され、第2の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットが第2の垂直ストリップ構造と放射パッチとの間に形成される。
第3の可能な実装形態では、給電構造は円弧形構造及びストリップ構造によって形成された一体型構造であり、ストリップ構造の一端は金属キャリアの給電部に接続され、ストリップ構造の他端は円弧形構造に接続され、円弧形開口は、放射パッチのものであり給電構造に近い側面に配置され、円弧形構造は円弧形開口の中に配設され、スロットが円弧形構造と円弧形開口との間に形成される。
任意選択で、アンテナユニットは誘電体基板をさらに含み、この誘電体基板は溝内に配置され、放射パッチと給電構造の両方は誘電体基板上に配置される。誘電体基板は、スロットが放射パッチと溝の底面との間に形成されることを確実にするために、放射パッチ及び給電構造を効果的に支承することがあり、従って、電磁振動が、放射パッチと溝の底面との間に生成される。
寄生構造に加えて、任意選択で、アンテナユニットは、グランドケーブルをさらに含み、このグランドケーブルの一端は放射パッチに接続され、グランドケーブルの他端は、誘電体基板上に配置された金属グランドケーブルに接続され、従って、放射パッチは、金属グランドケーブルを使用することによって接地される。放射パッチは、グランドケーブルを使用することによって効果的に接地可能である。
任意選択で、グランドケーブルの配置のための複数の可能な実装形態があり得る。
第1の可能な実装形態では、グランドケーブルは放射パッチの側面に配置され、給電構造は放射パッチの別の側面に配置される
第2の可能な実装形態では、2つのグランドケーブルがある。この2つのグランドケーブルは、放射パッチの2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板の金属グランドケーブルに別々に接続され、給電構造は軸対称構造であり、給電構造の対称軸は2つのグランドケーブルの対称軸と同じである。
可能な実装形態では、アンテナユニットが誘電体基板を含むとき、放射パッチは誘電体基板の下面上に配設されてよく、無線トランシーバ装置は、放射パッチの少なくとも1つの側面に配置された第2のグランドピンをさらに含み、第2のグランドピンの一端は放射パッチに接続され、第2のグランドピンの他端は金属キャリアに接続され、第2のグランドピンは誘電体基板の面に垂直であり、誘電体基板の面は溝の底面と平行であり、放射パッチは金属キャリアを使用することによって接地される。
別の可能な実装形態では、アンテナユニットが誘電体基板を含まないとき、無線トランシーバ装置は、放射パッチの少なくとも1つの側面に配置された第2のグランドピンをさらに含んでよく、第2のグランドピンの一端は放射パッチに接続され、第2のグランドピンの他端は金属キャリアに接続され、第2のグランドピンは溝の底面に垂直であり、放射パッチは金属キャリアを使用することによって接地される。
任意選択で、誘電体基板は金属キャリア上にさらに配置され、アンテナユニットの誘電体基板と金属キャリア上の誘電体基板は一体型構造である。誘電体基板と金属キャリア上の誘電体基板が一体型構造であるとき、アンテナユニットは、別々に加工又は設置される必要はなく、従って、無線トランシーバ装置の製造プロセスの複雑さが減少され、組み立てコストが減少される。
任意選択で、無線トランシーバ装置は、遮蔽カバーをさらに含み、遮蔽カバーは、金属キャリア上の誘電体基板上に留められる。遮蔽カバーは、金属キャリア内部の電子構成要素に対する外部環境の電磁干渉を効果的に遮蔽することができる。
任意選択で、ヒートシンクフィンは、金属キャリアのための効果的な熱放散を確実にするように、金属キャリアの底部上に配置される。
任意選択で、給電構造は、溝の底面に垂直である第1の給電基礎構造と、溝の底面と平行である第2の給電基礎構造とを含んでよく、第1の給電基礎構造は金属キャリアの給電部に接続される。
第2の給電基礎構造の形状は前述のE字形構造又はT字形構造の形状と同じであってよく、違いは、第2の給電基礎構造が、第1の給電基礎構造を使用することによって給電部に接続され得ることであることが留意されるべきである。
別の態様によれば、前述の無線トランシーバ装置のいずれか1つを含む基地局が提供される。
本発明の実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、アンテナユニットは、金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
本発明の実施形態における技術的解決策を、より明確に説明するために、以下は、実施形態を説明するために必要とされる添付の図面について手短に説明する。明らかに、以下の説明における添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を示しているにすぎず、当業者は、依然として、これらの添付の図面から他の図面を創意工夫なしで導き出し得る。
関連技術による、頻繁に使用される無指向性アンテナユニットの概略構造図である。
関連技術による、頻繁に使用される無線トランシーバ装置の概略構造図である。
本発明の一実施形態の例による、無線トランシーバ装置の概略構造図である。
本発明の一実施形態の例による、無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態の例による、別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態の例による、さらに別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態の別の例による、無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態の別の例による、別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態の別の例による、さらに別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
関連技術による頻繁に使用される無指向性アンテナユニットの電流分布の概略図である。
図2において提供される無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットの電流分布の概略図である。
図9に示される無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
本発明の一実施形態の別の例による、さらに別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態のさらに別の例による、無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態のさらに別の例による、別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
図4−2に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図4−2に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図4−2の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図13に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図13に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図13の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図11の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図12に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図12に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図12の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図7に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図7の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図6に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図6の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図3−2に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図3−2に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
本発明の目的、技術的解決策、及び利点をより明らかにするために、以下は、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細にさらに説明する。
図1は、関連技術において提供された、頻繁に使用される無指向性アンテナユニット10である。無指向性アンテナユニットは、広帯域モノポールアンテナユニットと呼ばれることがある。図1に示されるように、無指向性アンテナユニット10は、放射パッチ11と、一端は放射パッチ11に接続され、他端は接地された短絡プローブ12と、給電プローブ13とを含み、給電プローブ13の一端は接地され、スロットHが、給電プローブ13の他端と放射パッチ11との間に形成される。給電プローブ13は、スロットHを使用することによって放射パッチ11に給電し、給電点は点Aである。
既存の無指向性アンテナユニットは3次元構造であるので、無指向性アンテナユニットを含む無線トランシーバ装置が図2に示され得る。図2は、従来の無線トランシーバ装置20の概略構造図である。無線トランシーバ装置20は、少なくとも1つの無指向性アンテナユニット10と、誘電体基板201と、遮蔽カバー202と、金属キャリア203とを含む。金属キャリア203はハウジングであり、誘電体基板201は金属キャリア203上に配置され、遮蔽カバー202は金属キャリア上に留められ、無指向性アンテナユニット10は、遮蔽カバー202又は金属キャリア203上に形成される。図2では、無指向性アンテナユニット10が遮蔽カバー202上に形成される例が、説明に使用される。
従来の無線トランシーバ装置では、無指向性アンテナユニット10は、別々に加工された3次元構造であり、加工が完了された後、遮蔽カバー202又は金属キャリア203上に配置される。無指向性アンテナユニットが遮蔽カバー上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられた金属キャリア及び遮蔽カバー及び無指向性アンテナユニットの全厚であり、又は、無指向性アンテナユニットが金属キャリア上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられる金属キャリア及び無指向性アンテナユニットの全厚である。従って、従来の無線トランシーバ装置の全厚は比較的大きく、全体積も比較的大きい。
図3−1は、本発明の一実施形態の例による無線トランシーバ装置30の概略構造図である。図3−1に示されるように、無線トランシーバ装置30は、金属キャリア301と、少なくとも1つのアンテナユニット302とを含んでよい。
溝3011が金属キャリア301上に配置される。溝3011は、金属キャリア301の縁上に配置されることがある。任意選択で、溝3011は、金属キャリア301の隅に配設されてもよいし、金属キャリア301の側面上に配設されてもよい。アンテナユニット302は溝3011内に配置される(本発明のこの実施形態では、アンテナユニットが溝内に配置されることは、アンテナユニットのすべて又は一部が溝内に配置されることを意味し、一般に、溝の底面上のアンテナユニットの正射投影は、溝内に配設される)。図3−1の破線ボックスUに示されるように、破線ボックスUの中に、金属キャリア301の縁上に配置されたアンテナユニット302の拡大図がある。アンテナユニット302は、給電構造3021と、放射パッチ3022とを含む。放射パッチ3022は、給電構造3021を使用することによって給電され、放射パッチ3022は接地される。本発明のこの実施形態における金属キャリアは、複数の構造を有することがあることが留意されるべきである。金属キャリアは、アンテナユニットの基準グランドとして使用可能であり、金属キャリアは、無線トランシーバ装置の金属ハウジング、回路基板(例えば、誘電体基板)、ヒートシンクなどであってよい。
実際の適用例では、電磁振動(共振とも呼ばれる)が、放射パッチ3022と溝の底面との間に生成可能である。一般に、静電容量及びインダクタンスが放射パッチと溝の底面との間に生成され、電磁振動が、静電容量及びインダクタンスによって励起される。
任意選択で、少なくとも1つの溝3011が金属キャリア上に配置され、1つのアンテナユニット302は各溝3011内に配置される。即ち、溝とアンテナユニットは、1対1対応で配置されることがあり、溝の量はアンテナユニットの量に等しい。図3−1に示されるように、図3−1では4つの溝3011が配置されている。それに応じて、1つのアンテナユニット302が各溝内に配置される。即ち、4つのアンテナユニット302がある。少なくとも2つの溝が金属キャリア上に配置されるとき、少なくとも2つの溝内に配置されたアンテナユニットの構造は、同じであってもよいし、異なってもよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置によれば、アンテナユニットは金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
さらに、図3−2に示されるように、アンテナユニット302は、誘電体基板3023をさらに含んでよい。図3−2は、図3−1の破線ボックスUに示されるアンテナユニットに誘電体基板が追加された後に得られる概略構造図と考えられ得る。任意選択で、誘電体基板はエポキシ樹脂プレートFR−4であってよく、エポキシ樹脂プレートFR−4の誘電率は4.2である。又は、誘電体基板は、別の材料から作製されてよい。
誘電体基板3023は、溝3011内に配置され、放射パッチ3022及び給電構造3021を支承するように構成される。即ち、放射パッチ3022は、誘電体基板3023上に配置される。電磁振動は、放射パッチ3022と溝3011の底面との間に生成可能である。実際の適用例では、放射パッチ3022は、誘電体基板3023の面W(即ち、最大の表面積を有する誘電体基板3023の2つの面のどちらか)上に積層される。放射パッチの面は、アンテナユニット302が配置される面Qと平行であり、静電容量は、2つの平行な面の間に生成され得る。給電構造3021のすべて又は一部は、誘電体基板3023上に配置され得る。
任意選択で、誘電体基板(無線周波数ボードとも呼ばれる)303は、金属キャリア301上にさらに配置されることがあり、アンテナユニット302の誘電体基板3023と金属キャリア301上の誘電体基板303は一体型構造であってよい。
前述の内容から、本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、放射パッチは、アンテナユニットの特徴を実施するためのアンテナユニットの給電構造を使用することによって給電され、放射パッチ及び給電構造が誘電体基板上にさらに配置されることが知られ得る。誘電体基板と金属キャリア上の誘電体基板が一体型構造であるとき、アンテナユニットは、別々に加工又は設置される必要はなく、従って、無線トランシーバ装置の製造プロセスの複雑さが減少され、組み立てコストが減少される。さらに、アンテナユニットの放射パッチ及び給電構造は、平面構造に類似している。従って、関連技術における3次元構造と比較して、アンテナユニットの全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
実際の適用例では、給電構造は、直接接続給電又は結合給電などの複数の様式で、放射パッチに給電することがある。給電構造が放射パッチと直接接触するとき、給電構造は、放射パッチ上で直接接続給電を実行する。この給電様式では、アンテナユニットは、比較的低い定在波帯域幅を得ることができ、実装形態は単純である。しかしながら、アンテナユニットの帯域幅は、結合給電によって拡張可能である。
従来の無指向性アンテナユニット、例えば、図1に示される無指向性アンテナユニット10の場合、無指向性アンテナユニットの構造のために、複数のアンテナユニットが無線トランシーバ装置上に配列されたとき、又は金属キャリアが非対称であるとき、比較的高いアンテナパターン真円度は狭帯域範囲内でのみ維持可能であり、比較的低いアンテナパターン真円度は広帯域範囲内で維持される。指向性パターンは、アンテナユニット指向性パターンに対して短く、放射電界内の相対電界強度(正規化された係数値)が、アンテナユニットからの距離のところで方向とともにどのように変化するかを示すパターンを指す。放射電界の変化は、通常、最高放射電力を有しアンテナユニットのものである方向において、2つの相互に垂直な平面の指向性パターンを使用することによって表される。アンテナユニット指向性パターンは、アンテナユニットの性能を測定するために重要なパターンであり、アンテナユニットのパラメータは、アンテナユニット指向性パターンから観察され得る。アンテナパターン真円度(アンテナパターン真円度)は、アンテナパターン非真円度とも呼ばれ、水平指向性パターンにおいてアンテナユニットの各方向におけるレベル(単位:dB)の最大値と最小値との差を指す。
アンテナユニット302が比較的高い定在波帯域幅を得ることを可能にするために、本発明のこの実施形態では、図4−1に示されるように、スロットmが、給電構造3021と放射パッチ3022との間に存在し得る。例えば、スロットmは、放射パッチ3022の面上の給電構造3021の正射投影と放射パッチ3022との間に存在することがあり、又は、重複領域が、放射パッチ3022の面上の給電構造3021の正射投影と放射パッチ3022との間に存在し得るが、給電構造3021と放射パッチ3022は同一平面上にない、又は一緒に積層されず、従って、スロットmが生成される。給電構造3021は、スロットmを使用することによって、放射パッチ3022上で結合給電を実行する。
さらに、図4−2に示されるように、アンテナユニット302は、寄生構造3024をさらに含んでよく、寄生構造3024は、溝の底面と平行な面上に配設される。例えば、寄生構造3024は、何らかの支持構造によって支持されてよく、溝の底面と平行な面上に配置されてよく、又は、誘電体基板3023の面上に直接的に配置されてよく、誘電体基板は溝の底面と平行である。寄生構造3024は接地される。スロットnは放射パッチ3022と寄生構造3024との間に存在し、従って、放射パッチは、寄生構造3024上で結合給電を実行することができる。寄生構造が放射パッチ上で結合給電を実行するとき、電磁振動が、寄生構造と溝の底面との間に生成され得る。寄生構造は、放射パッチに基づいてアンテナユニットに追加される。電磁振動は、寄生構造と溝の底面との間、及び放射パッチと溝の底面との間に、生成可能である。アンテナユニットの全体的な共振面積は、アンテナユニットの帯域幅と正の相関がある。従って、寄生構造が放射パッチ上で結合給電を実行するとき、アンテナユニットの帯域幅は、アンテナユニットの比較的小さい体積を確実にしながら、さらに拡張可能である。
任意選択で、図4−2又は図5に示されるように、アンテナユニット302は、第1のグランドピン3025をさらに含んでよく、第1のグランドピン3025の一端は寄生構造3024に接続され、第1のグランドピン3025の他端は金属キャリア301に接続され、第1のグランドピン3025は溝の底面Qに垂直であり、寄生構造3024は金属キャリア301を使用することによって接地される。寄生構造は、溝の底面と平行に配置されることがあり、従って、静電容量が寄生構造と溝の底面との間に生成される。次いで、第1のグランドピンが配置され、従って、インダクタンスが寄生構造と溝の底面との間に生成され、次いで、電磁振動が励起される。加えて、第1のグランドピンは、寄生構造が比較的短い経路を横切って金属キャリアに電気的に接続されることを可能にするだけでなく、誘電体基板の変形を回避するために誘電体基板を支持することもできる。第1のグランドピンの製造技術は、比較的単純である。
本発明のこの実施形態では、寄生構造は、直接接続給電又は結合給電などの複数の様式で、放射パッチに給電し得る。アンテナユニットの帯域幅は、2つの給電様式で拡張可能である。図5に示されるように、図5では、放射パッチ3022は寄生構造3024と直接接触し、放射パッチ3022は、寄生構造3024上で直接接続給電を実行する。任意選択で、この様式で放射パッチ3002が給電されるとき、側面上のグランドケーブルは必要とされず、放射パッチ3002は、寄生構造に接続された第1のグランドピン3025を使用することによって、直接的に接地される。加えて、第1のグランドピンを使用することによって、比較的強いインダクタンスが、電磁振動が放射パッチと溝の底面との間に生成されることを確実にするように、放射パッチと溝の底面との間に生成され得る。
図4−2に示されるように、スロットnは、寄生構造3024と放射パッチ3022との間に存在し得る。例えば、スロットnは、放射パッチ3022の面上の寄生構造3024の正射投影と放射パッチ3022との間に存在するか、又は、重複領域が、放射パッチ3022の面上の寄生構造3024の正射投影と放射パッチ3022との間に存在し得るが、寄生構造3024と放射パッチ3022は同一平面上にない、又は一緒に積層されず、従って、スロットnが生成される。寄生構造3024は、スロットnを使用することによって、放射パッチ3022上で結合給電を実行する。結合給電様式では、アンテナユニット302は、比較的高い定在波帯域幅を得ることがある。寄生構造3024が放射パッチ3022上で結合給電を実行するとき、寄生構造3024と放射パッチ3022は互いと接触しないことが留意されるべきである。従って、放射パッチ3022は、寄生構造3024を使用することによって接地されることはできず、グランドケーブル又はグランドピンを使用することによって接地される必要がある。
寄生構造の性能のために、寄生構造の場合、直接接続給電様式で必要とされる面積は、結合給電様式で必要とされる面積よりも大きいことが留意されるべきである。アンテナユニットの全体積を減少させるために、寄生構造及び放射パッチは、通常、結合給電様式で給電される。
さらに、寄生構造3024及び放射パッチ3022の形状は、寄生構造3024が放射パッチ3022に効果的に給電することを確実にするように、互いに適合し得る。例えば、アンテナユニット302内で、寄生構造3024が結合給電様式で放射パッチ3022に給電するとき、寄生構造3024及び放射パッチ3022は、適切なスロットが寄生構造3024と放射パッチ3022との間に存在することを確実にするように、互いに適合することがある。例えば、図4−2に示されるように、寄生構造3024は扇形構造であり、放射パッチ3022は部分円形構造であり、放射パッチ3022の中心及び寄生構造3024の中心は放射パッチ3022の同じ側面に配設される。任意選択で、2つの中心は、アンテナユニットが配置される隅に近く、従って、アンテナユニットの全体的なサイズが減少可能である。寄生構造が配置されていないアンテナユニット内の放射パッチは、部分円形構造であってもよいし、別の非中心対称構造であってもよいことに留意されたい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。図6に示されるように、寄生構造3024は三角形構造であり、放射パッチ3022は多角形構造であり、放射パッチ3022及び寄生構造3024のものであり、互いに近い2つの側面は平行である。
別の例では、アンテナユニット302内で、寄生構造3024が直接接続給電様式で放射パッチ3022に給電するとき、寄生構造3024及び放射パッチ3022の形状は、寄生構造3024と放射パッチ3022との間の効果的な接続を確実にするように、互いに適合し得る。例えば、図5に示されるように、寄生構造3024は扇形構造であり、放射パッチ3022は部分円形構造であり、放射パッチ3022の中心及び寄生構造3024の中心は放射パッチ3022の同じ側面に配設される。扇形構造の外縁は、部分円形構造の内縁と重複する。図5では、寄生構造3024及び放射パッチ3022は、誘電体基板の同じ面上に配設され得る。寄生構造3024は、放射パッチ3022に部分的に重複する。寄生構造3024及び放射パッチ3022は、重複部の接触に基づいて電気的に接続される。例えば、寄生構造3024及び放射パッチ3022は、誘電体基板の下面上に配設されることがあり、寄生構造3024の上面は、放射パッチ3022の下面に部分的に重複する。
寄生構造3024及び放射パッチ3022の形状について、別のマッチング状況があり得ることが留意されるべきである。本発明のこの実施形態は、説明のための例として使用されるにすぎない。本発明において提供されるマッチング状況に基づいてなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、又は改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。従って、詳細は、本発明のこの実施形態で説明されない。
さらに、給電構造3021及び放射パッチ3022の形状は、給電構造3021が放射パッチ3022に効果的に給電することを確実にするように、互いに適合し得る。本発明のこの実施形態では、以下の3つの可能な実装形態が説明のための例として使用される。
第1の可能な実装形態では、図4−1から図5のいずれか1つに示されるように、給電構造3021はE字形構造であり、E字形構造は、1つの第1の垂直ストリップ構造と、一方の側面上の端が間隔を置いて第1の垂直ストリップ構造上に配置された3つの第1の水平ストリップ構造によって形成され、E字形構造の開口は放射パッチと対向して配置され、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の長さは、他の2つの第1の水平ストリップ構造の各々の長さよりも長く、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットは第1の垂直ストリップ構造と放射パッチ3022との間に形成される。
第2の可能な実装形態では、図6に示されるように、給電構造3021はT字形構造であり、このT字形構造は、第2の垂直ストリップ構造と、一端が第2の垂直ストリップ構造の中央部分から延伸する1つの第2の水平ストリップ構造によって形成され、第2の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットは第2の垂直ストリップ構造と放射パッチ3022との間に形成される。
第3の可能な実装形態では、代替えとして、図7に示されるように、給電構造3021は円弧形構造30211及びストリップ構造30212によって形成された一体型構造であってよく、ストリップ構造30212の一端は金属キャリアの給電部に接続され、ストリップ構造30212の他端は円弧形構造30211に接続され、円弧形開口は、放射パッチ3022のものであり給電構造3021に近い側面に配置され、円弧形構造30211は円弧形開口に適合し、円弧形構造30211は円弧形開口の中に配設され、結合給電に使用されるスロットは、円弧形構造30211と円弧形開口との間に形成される。
給電構造3021及び放射パッチ3022の形状について、別のマッチング状況があり得ることが留意されるべきである。本発明のこの実施形態は、説明のための例として使用されるにすぎない。本発明において提供されるマッチング状況に基づいてなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、又は改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。従って、詳細は、本発明のこの実施形態で説明されない。
一般に、無線トランシーバ装置の構造について、3つのタイプの対称性、即ち、アンテナユニットの対称性、設置位置の対称性、及び金属キャリアの対称性が、真円度に関連する。3つのタイプの対称性がすべて満たされる場合、即ち、中心対称の無指向性アンテナユニットが、中心対称の金属キャリア上に中心対称的に配置される場合、無線トランシーバ装置の真円度は、一般に、比較的高い。対称性の3つのタイプのうちの1つが壊される場合、真円度は、一般に低くなる。
無指向性アンテナユニットが従来の無線トランシーバ装置上に設置される場合、一般に、無指向性アンテナユニットは、金属キャリアの中心位置上に配置される(金属キャリアは、基準グランド、即ち、図8に示されるグランドに等しい)。例えば、無指向性アンテナユニットは、無線トランシーバ装置の遮蔽カバー上に中心対称的に配置され、アンテナユニットの放射パッチ又はラジエータは、中心対称(回転可能に対称とも呼ばれる)構造として設計される。加えて、中心対称構造をもつアンテナユニットは、さらに、金属キャリアの中央(例えば、図8に示されるグランド)に置かれる必要があり、従って、アンテナユニットは、構造対称性に基づいて遮蔽カバーと平行な断面上に類似の放射特徴を有し、それによって、高い真円度性能を達成する。対応する電流分布の概略図が図8に示されている。アンテナユニットのグランド電流は、中心対称的に分布される。しかしながら、マルチバンドカバレッジ及びマルチチャネル信号送信を実施するために、一般に、少なくとも2つの無指向性アンテナユニットが、無線トランシーバ装置上に設置される必要がある。このケースでは、複数のアンテナユニットがあるとき、金属キャリアが各アンテナユニットに対して対称であることが確実にされることはできないので、グランド電流の非中心対称分布が必然的に引き起こされ、アンテナパターン真円度が低くなる。実際の適用例では、加工利便性のために、金属キャリアは、中心対称構造、例えば、矩形構造又は円形構造であり、金属キャリア上に留められた遮蔽カバーも中心対称構造である。任意選択で、金属キャリアは、中心対称のプリズム構造であってよい。美しさのために、金属キャリアの縁は、丸くてもよいし、斜めにされてもよい。
図9は、図2に示され、無指向性アンテナユニットが遮蔽カバーの4つの隅に配置されるシナリオにおける、アンテナユニットの電流分布の概略図である。金属キャリアは、アンテナユニットの基準グランド(図9に示されるグランド)として使用され、金属キャリアは各アンテナユニットに対して中心対称でなく、従って、各アンテナユニットのグランド電流は、非中心対称的に分布される。それに応じて、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図10に示され得る。図10において異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が、表1に示される。水平平面方向における角度θでの3次元指向性パターンの断面が得られる。θの値範囲は通常0°から180°であり、表1に記録された周波数値は、アンテナユニットが正常に稼働しているときに必要とされる周波数に対応する周波数値である。θ断面積真円度は、角度がθであるときに得られる指向性パターンにおけるレベル(単位:dB)の最大値と最小値との差を表す。加えて、カバレッジエリアのために、θ=80°の断面が、通常、考えられる。θ=80°は、極座標系において放射方向と垂直方向との間に含まれる角度が80°であることを表す。図10及び表1に示されるエミュレーション図から、従来の広帯域モノポールアンテナユニットが金属キャリアの4つの隅に配列されるとき、アンテナユニットは金属キャリアに対して非中心対称的に分布されるので、従って、金属キャリアのグランド電流は非中心対称的に分布されることが、知られ得る。従って、指向性パターンの比較的深いくぼみが金属キャリアの対角方向に形成され、アンテナパターン真円度が極めて低くなり、1.7GHzから2.7GHz(GHz)の広帯域範囲内の最小真円度は10.9dB(dB)である。指向性パターンの変動度は、通信オペレータにとって許容可能である変動範囲をはるかに超える。水平断面指向性パターンの非常に大きな変動は、通信不感帯につながり、従って、カバレッジエリアが減少され、通信能力が減少される。
本発明のこの実施形態では、マルチバンドカバレッジ及びマルチチャネル信号送信を実施するために、一般に、少なくとも2つの無指向性アンテナユニットが、無線トランシーバ装置上に設置される必要がある。図3−1から図7のいずれか1つに示されるように、本発明のこの実施形態における無線トランシーバ装置上の各アンテナユニット内の放射パッチ3022及び給電構造3021は、非中心対称構造であることがある。本発明のこの実施形態における各アンテナユニット内の放射パッチ3022及び給電構造3021は、非中心対称構造であることがあり、金属キャリアは、アンテナユニットの基準グランドとして使用され、金属キャリアは、各アンテナユニットに対して非中心対称である。従って、各アンテナユニットに対して、非中心対称放射パッチ及び非中心対称基準グランドによって生成されるグランド電流は、比較的中心対称的に分布され得る。従来の無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットと比較して、本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置内の各アンテナユニットは、広帯域範囲内で比較的高い真円度を有する。加えて、寄生構造は、アンテナユニットのアンテナパターン真円度をさらに確実にするように、非中心対称構造であってよい。
実際の適用例では、誘電体基板上の放射パッチ、給電構造、及び寄生構造の相対位置は、具体的な状況により決定されてよい。放射パッチ、給電構造、及び寄生構造のうちの2つは、誘電体基板の一方の側面に配設されることがあり、放射パッチ、給電構造、及び寄生構造のうちの1つは、誘電体基板の他方の側面に配設されることがある。又は、放射パッチ、給電構造、及び寄生構造は、誘電体基板の同じ側面に配設される。図4−2、図6、又は図7に示されるように、放射パッチ3022及び給電構造3021は、誘電体基板の一方の側面に配設され、寄生構造3024は、誘電体基板の他方の側面に配設される。図5又は図11に示されるように、放射パッチ3022及び寄生構造3024は、誘電体基板3023の一方の側面に配設され、給電構造3021は、誘電体基板3023の他方の側面に配設される。例えば、放射パッチ及び寄生構造は誘電体基板の下面に配設され、給電構造は誘電体基板の上面に配設される。
確実に、寄生構造が無線トランシーバ装置上に配置されないとき、誘電体基板上の放射パッチ3022及び給電構造3021の相対位置は、具体的な状況により決定されてよい。放射パッチ3022及び給電構造3021はそれぞれ、誘電体基板3023の2つの側面に配設されてよいか、又は、放射パッチ3022及び給電構造3021は、誘電体基板3023の同じ側面に配設されてよい。図3−2に示されるように、放射パッチ3022と給電構造3021は、誘電体基板3023の同じ側面に配設される。図12に示されるように、放射パッチ及び給電構造はそれぞれ、誘電体基板の2つの側面に配設される。
図12では、放射パッチ3022は、誘電体基板3023の下面上に配設される。アンテナユニット302は、放射パッチ3022の少なくとも1つの側面に配置された第2のグランドピン3026をさらに含んでよい。第2のグランドピン3026は、金属から作製されてよい。第2のグランドピン3026の一端は放射パッチ3022に接続され、第2のグランドピン3026の他端は金属キャリア301に接続される。第2のグランドピン3026は、誘電体基板3023の面に垂直であり、放射パッチ3022は、金属キャリア301を使用することによって接地される。例えば、図12では、2つの第2のグランドピン3026が、アンテナユニット302内に配置される。2つの第2のグランドピン3026は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置される。第2のグランドピン3026に基づいて、放射パッチは、溝の底面と平行に配置されることがあり、従って、静電容量が、放射パッチと溝の底面との間に生成される。次いで、第2のグランドピンが配置され、従って、インダクタンスが、放射パッチと溝の底面との間に生成され、次いで、電磁振動が励起される。加えて、第2のグランドピンは、放射パッチが比較的短い経路を横切って金属キャリアに電気的に接続されることを可能にするだけでなく、誘電体基板の変形を回避するために誘電体基板を支持することもできる。第2のグランドピンの製造技術は、比較的単純である。加えて、2つの第2のグランドピン3026が、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、従って、アンテナユニットの大きさが効果的に減少可能であり、帯域幅が拡張される。
図4−1から図7のいずれか1つに示されるように、又は図11若しくは図12に示されるように、無線トランシーバ装置30は、遮蔽カバー304をさらに含んでよい。遮蔽カバー304は、金属キャリア301の誘電体基板303上に留められ、無線周波数回路と外部環境との間の干渉及び無線周波数回路とアンテナユニットとの間の干渉を遮蔽するように構成される。遮蔽カバーの形状は、金属キャリア上の溝の位置により適応的に調整され得ることが留意されるべきである。例えば、溝が金属キャリアの4つの隅に配設されるとき、その溝に適合する溝も、遮蔽カバーの4つの隅に配置され、従って、遮蔽カバーと金属キャリアの溝が接続され、遮蔽カバー及び金属キャリアが効果的に留められる。
実際の適用例では、代替えとして、無線トランシーバ装置30が、図13に示されることがあり、遮蔽カバーを含まない。誘電体基板は、金属キャリア上に直接的に留められる(実際の適用例では、誘電体基板は、金属キャリアの内部に配置されることもあり、図13は、説明のための例として使用されるにすぎない)。任意選択で、金属キャリアの内部にあり、それのために遮蔽構造が配置される必要がある構成要素の場合、小さい遮蔽カバーが、構成要素と外部環境との間の干渉を回避するために、構成要素の外側に留められることがある。図13に示されるように、遮蔽カバーは、無線トランシーバ装置30上に配置されず、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少されることがあり、それに応じて、無線トランシーバ装置の体積も減少される。
代替えとして、放射パッチ3022は、グランドピンを使用することに加えて、別の様式で接地されてよいことが留意されるべきである。任意選択で、図4−1又は図4−2に示されるように、アンテナユニット302は、グランドケーブル3027をさらに含んでよく、グランドケーブル3027は金属から作製され、グランドケーブル3027の一端は放射パッチ3022に接続され、グランドケーブル3027の他端は誘電体基板3023の金属グランドケーブル(図には図示せず)に接続され、従って、放射パッチ3022は、金属グランドケーブル(図には図示せず)を使用することによって接地される。グランドケーブルが配置されるアンテナユニットの場合、弱いインダクタンスが、放射パッチと溝の底面との間に生成されることがあり、従って、電磁振動は、放射パッチと溝の底面との間に生成される。本発明のこの実施形態では、比較的強いインダクタンスが放射パッチと溝の底面との間に生成されることを確実にするために、放射パッチが、グランドケーブルを使用することによって接地されるとき、溝の底面に垂直であるグランドピンが、放射パッチの下に追加されることがある。又は、放射パッチが、グランドケーブルを使用することによって接地されるとき、寄生構造が追加されることがあり、溝の底面に垂直であるグランドピンが寄生構造の下に追加されることがある。このようにして、比較的強いインダクタンスが生成される。実際の適用例では、代替えとして、インダクタンスは、別の様式で増加されてよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
アンテナユニット302内のグランドケーブル3027の量は、実際の状況により決定されてよい。例えば、図6に示されるように、グランドケーブル3027は放射パッチ3022の側面に配置され、給電構造3021は放射パッチの別の側面に配置される。
別の例では、図4−1に示されるように、合計2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。給電構造3021は軸対称構造であり、給電構造3021の対称軸は、2つのグランドケーブル3027の対称軸と同じである。このようにして、アンテナパターン真円度は、比較的容易に制御され得る。
さらに、図3−1から図7又は図11から図13のいずれか1つに示されるように、開口は、溝の側壁上に存在し得る、即ち、溝の側壁は閉じられていない。図3−1から図7では、溝は、金属キャリアの隅及び溝の2つの隣接する側壁の開口上に配置される。溝が金属キャリアの側面に配置されるとき、開口は、側壁上に存在し得る。このようにして、アンテナユニットの効果的な給電及びエネルギー放射が確実にされ得る。加えて、半分開いた溝は、容易に加工、製造、及び組み付け可能である。
任意選択で、ヒートシンクフィンは、金属キャリアの底部上にさらに配置されることがある。ヒートシンクフィンは、金属キャリアのために熱を放散するように構成される。
本発明の図3−1から図7又は図11から図13のいずれか1つにおける無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットの場合、電圧定在波比(英語:Voltage Standing Wave Ratio、略してVSWR)は2.5よりも小さくてよく、定在波帯域幅は45%よりも大きくてよい。
図4−2に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図14及び図15に示されている。図14及び図15は、無線トランシーバ装置30の構造パラメータを示す。図14に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301、誘電体基板3023(又は誘電体基板303)、及び遮蔽カバー304の全厚がh0である。溝3011の深さはh1−h3であり、h3は遮蔽カバーの厚さである。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。誘電体基板303と溝3011は、同じ形状を有し、同じ大きさを有してよく、又は、異なる大きさを有してよい。一般に、誘電体基板303の大きさは、溝3011の大きさよりも小さい。図15に示されるように、溝3011の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、扇形に対応する中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr2であり、外径はr3であり、中心角は90°である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
例えば、図4−2に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表2に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.05104λl,0.07656λl)は、r0が0.05104λlから0.07656λlの範囲内にあることを表す。
図4−2の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表2に示されているとき、表2の構造パラメータにより設計されたアンテナユニットの場合、エミュレーションによって得られたアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が、図16に示され得る。θ=80°であるとき、図16の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表3に示されている。図16に示されるエミュレーション図及び表3から、図4−2に示される無線トランシーバ装置30内にこの構造形式をもつアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で3.3dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図13に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図17及び図18に示されている。図17及び図18は、無線トランシーバ装置30の構造パラメータを示す。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図18に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、中心角は90°である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角度はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。2つのグランドケーブル3027がある。2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図13に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表4に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.0328λl,0.0492λl)は、r0が0.0328λlから0.0492λlの範囲内にあることを表す。
図13の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表4に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図19に示され得る。θ=80°であるとき、図19の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表5に示されている。図19に示されるエミュレーション図及び表5から、図13に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で5.4dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図11に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図はそれぞれ、図13内の無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図と基本的に同じであるが、放射パッチ3022は、図11内における無線トランシーバ装置30の上面図から直接的に見られることはできない。図11に示される無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図については、図17及び図18を参照されたい。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図18に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr2であり、外径はr3であり、中心角度は90°である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角度はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図11に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表6に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.05104λl,0.07656λl)は、r0が0.05104λlから0.07656λlの範囲内にあることを表す。
図11の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表6に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図20に示され得る。θ=80°であるとき、図20の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表7に示されている。図20に示されるエミュレーション図及び表7から、図11に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で3.6dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図12に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図21及び図22に示されている。図21及び図22は、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータを示す。図21に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1−h3であり、h3は遮蔽カバーの厚さである。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離は、第2のグランドピン3026の高さに等しく、hである。第2のグランドピン3026から放射パッチ3022の中心までの投影距離はpsである。各第2のグランドピン3026の幅はwsである。図22に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr1であり、外径はr2であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の中心から溝3011の2つの側面までの距離は、両方ともr0である。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。
図12に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表8に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.03736λl,0.05604λl)は、r0が0.03736λlから0.05604λlの範囲内にあることを表す。
図12の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表8に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図23に示され得る。θ=80°であるとき、図23の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表9に示されている。図23に示されるエミュレーション図及び表9から、図13に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で5.8dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図7に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図は、図17に示される左面図と同じである。無線トランシーバ装置30の上面図については、図24を参照されたい。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図24に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr2であり、外径はr3であり、中心角は90°である。円弧形開口は、放射パッチ3022のものであり給電構造3021に近い側面上に配置され、円弧形開口の半径はr5である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。給電構造3021は、円弧形構造30211及びストリップ構造30212によって形成された一体型構造である。ストリップ構造は、wfの長さと、lfの幅とを有する。円弧形構造30212は、半径r4を有し、円弧形開口と同心である。2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図7に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表10に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.0456λl,0.0648λl)は、r0が0.0456λlから0.0648λlの範囲内にあることを表す。
図7の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表10に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図25に示され得る。θ=80°であるとき、図25の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表11に示されている。図25に示されるエミュレーション図及び表11から、図7に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で4.6dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図6に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図は、図17に示される左面図と同じである。無線トランシーバ装置30の上面図については、図26を参照されたい。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図26に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。直角二等辺三角形寄生構造3024の頂点から溝3011の2つの側面までの距離は、両方ともr0であり、側面長さはa1である。放射パッチ3022の上面図は、直角二等辺三角形がそれぞれ切り取られた2つの隅を有する矩形である。2つの隅はそれぞれ、隅が切り落とされた、溝の寄生構造3024に近い隅及び端に近い隅である。放射パッチ3022のものであり、寄生構造3024に近い側面は、寄生構造3024の底部と平行である。放射パッチ3022の残りの側面は、溝3011の上面図では、対応する側面と平行である。切除された直角二等辺三角形の1つの側面の側面長さはa3であり、切除された直角二等辺三角形の別の側面の側面長さはa4である。給電構造3021はT字形構造であり、給電構造3021の第2の垂直ストリップ構造の長さはw2である。長い側面は、放射パッチのものでありa4の幅を有する側面と平行であり、互いの間の距離はw1である。給電構造3021の第2の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。1つのグランドケーブル3027があり、グランドケーブル3027及び給電構造3021が、放射パッチ3022の異なる側面上に配設される。グランドケーブル3027は、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに接続される。グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図6に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表12に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.0644λl,0.0966λl)は、r0が0.0644λlから0.0966λlの範囲内にあることを表す。
図6の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表12に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図27に示され得る。θ=80°であるとき、図27の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表13に示されている。図27に示されるエミュレーション図及び表13から、図6に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で4.4dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
任意選択で、代替えとして、溝3011内のアンテナユニット30は、図3−1又は図3−2に示されてよい。図3−2では、給電構造3021は、2つの給電基礎構造によって形成される。一部は、溝3011の底面に垂直であり、金属キャリア上の給電部に接続されるように構成された第1の給電基礎構造3021aであり、他の部分は、溝3011の底面と平行な第2の給電基礎構造3021bである。図3−2では、第2の給電基礎構造3021bが誘電体基板3023の上面上に印刷される例が、説明のために使用される。放射パッチ3022も、誘電体基板3023の上面上に印刷される。給電部信号(エネルギーとも考えられ得る)は、給電構造3021から給電され、スロットを使用することによって結合様式で放射パッチ3022に結合される。加えて、第2のグランドピン3026は、放射パッチ3022の2つの側面上に配置される。放射パッチ3022は、第2のグランドピン3026を使用することによって、金属キャリア301に接続される。アンテナユニットの全体的な構造は、金属キャリアから比較的独立している。部分の大きさは、アンテナユニットが45%よりも大きい定在波帯域幅(VSWR<2.5)を得ることができるように調整される。加えて、この周波数帯域範囲では、アンテナユニットの指向性パターンは、比較的高い真円度を有し得る。
図3−2に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図28及び図29に示されている。図28及び図29は、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータを示す。図28に示されるように、誘電体基板3023の上面から溝3011の底面までの距離がhである。第2のグランドピン3026から放射パッチ3022の中心までの投影距離はpsである。各第2のグランドピン3026の幅はwsである。第2のグランドピン3026から第2の給電基礎構造3021aまでの距離がpfである。図29に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr1であり、外径はr2であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の中心から溝3011の2つの側面までの距離は、両方ともr0である。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。
図3−2に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表14に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r1(0.073λl,0.109λl)は、r1が0.073λlから0.109λlの範囲内にあることを表す。
本発明の実施形態における前述の無線トランシーバ装置30の構造が、説明のための例として使用されることが留意されるべきである。実際の適用例では、図3−1から図7又は図11から図13における無線トランシーバ装置30内の構成要素は、相互に参照されてもよいし、組み合わされてもよいし、交換されてもよい。例えば、図3−1及び図3−2の第2の給電基礎構造3021bの具体的な形状については、図4−1から図7を参照されたい。第2の給電基礎構造3021bは、T字形構造であってもよいし、E字形構造であってもよいし、円弧形構造及びストリップ構造によって形成される一体型構造であってもよい。違いは、第2の給電基礎構造3021bが、第1の給電基礎構造3021aを使用することによって給電部に接続されることがあることである。本発明の趣旨及び原理から逸脱することなくなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、及び改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。詳細は、本発明では説明されない。
本発明の実施形態において提供される無線トランシーバ装置の大きさは、説明のための例としてのみ使用され、主に、アンテナユニットが、45%よりも大きい定在波帯域幅(VSWR<2.5)を得ることを確実にするために使用されることが留意されるべきである。実際の適用例では、無線トランシーバ装置の大きさは、特定のシナリオにより調整されてよい。これは、本発明の実施形態では限定されない。
本発明の実施形態において提供される無線トランシーバ装置は、単純な構造を有し、容易に組み付け可能である。放射パッチ、給電部構造、グランドケーブルなどは、誘電体基板上で一体化されることがあり、次いで、金属キャリアの溝上で設置される。遮蔽カバーは、誘電体基板が設置された後に金属キャリア上に留められてもよいし、誘電体基板が設置される前に金属キャリア上に留められてもよい。グランドピンは、誘電体基板が設置された後に配置されることがある。放射パッチ、給電構造、グランドケーブルなどは、誘電体基板上で一体化されることがあり、別々に形成された3次元構造ではなく、構造は単純で、それによって、組み立てを容易にする。無線トランシーバ装置が遮蔽カバーを含む場合、遮蔽カバーは、誘電体基板が設置された後に、金属キャリア上に留められることがある。グランドピンは、放射ボードが設置された後に配置されることがある。放射パッチ、給電構造、グランドケーブルなどは、誘電体基板上で一体化されることがあり、別々に形成された3次元構造ではなく、構造は単純で、それによって、組み立てを容易にする。
本発明の前述の実施形態において提供される無線トランシーバ装置では、アンテナユニットは、誘電体基板を含んでもよいし、誘電体基板を含まなくてもよいことが留意されるべきである。誘電体基板は、放射パッチ及び給電構造を支承するように構成され、誘電体基板の形状は、溝のそれと同じであってもよいし、それと異なってもよい。図では、誘電体基板の形状が溝の形状と同じであり、誘電体基板の面積が溝の面積よりも小さいことが、例として使用される。アンテナユニットが誘電体基板を含むとき、誘電体基板を使用することによって、電磁振動が放射パッチと溝の底面との間に生成され得る。アンテナユニットが誘電体基板を含まないときは、電磁振動は、別の様式で放射パッチと溝の底面との間に生成され得る。例えば、図3−1に示されるように、無線トランシーバ装置は、放射パッチの少なくとも1つの側面上に配置された第2のグランドピン3026をさらに含んでよい。第2のグランドピン3026の一端は放射パッチ3022に接続され、第2のグランドピンの他端は金属キャリア301に接続される。
第2のグランドピン3026は、溝301の底面に垂直であり、放射パッチ3022は、金属キャリア301を使用することによって接地される。電磁振動が放射パッチ3022と溝の底面との間に生成されることを確実にするように、放射パッチ3022は、第2のグランドピン3026によって支持されることがあり、第2の給電基礎構造3021bは、第1の給電基礎構造3021aによって支持されることがある。任意選択で、放射パッチ及び/又は給電構造は、プラスチック構造によって支持されることがあり、従って、電磁振動が、放射パッチ3022と、アンテナユニットが配置される面との間に生成される。別の実施形態における無線トランシーバ装置の構造は、図3−1を参照して適応的に修正されてよい。これは、本発明の実施形態では限定されない。同様に、アンテナユニットが誘電体基板を含むとき、誘電体基板を使用することによって、電磁振動が寄生構造と溝の底面との間に生成され得る。アンテナユニットが誘電体基板を含まないときは、電磁振動は、別の様式で寄生構造と溝の底面との間に生成され得る。例えば、寄生構造を支持するグランドピンが配置される、又は、寄生構造を支持するプラスチック構造が使用される。詳細は、本発明の実施形態では、再び説明されない。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置によれば、アンテナユニットは金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。加えて、本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置内の広帯域無指向性アンテナユニットにより、放射パッチ及び給電部構造が誘電体基板上にさらに配置されてよく、アンテナユニットは、別々に加工又は設置される必要はなく、従って、無線トランシーバ装置の製造プロセスの複雑さが減少され、組み立てコストも減少される。さらに、アンテナユニットの放射パッチ及び給電構造は、平面構造に類似している。従って、関連技術における3次元構造と比較して、アンテナユニットの全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
本発明の実施形態は、基地局を提供する。基地局は、本発明の実施形態において提供される少なくとも1つの無線トランシーバ装置モジュールを含んでよい。基地局が少なくとも2つの無線トランシーバ装置モジュールを含むとき、各無線トランシーバ装置モジュールは、本発明において提供される前述の実施形態における任意の無線トランシーバ装置であってよい。基地局は、通常、屋内基地局である。本発明の実施形態における無線トランシーバ装置30を使用する基地局は、広い動作周波数帯域と、所望の無指向性性能とを有する。基地局は、スタジアム又は商店街内に設置されることがあり、屋内エリア内の無線信号の無指向性カバレッジを提供するように構成される。
当業者は、実施形態のステップのすべて又はいくつかがハードウェアによって実施されてもよいし、関連ハードウェアに指示するプログラムによって実施されてもよいことを理解し得る。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。記憶媒体は、読み出し専用メモリ、磁気ディスク、又は光ディスクを含んでよい。
前述の説明は、本発明の実施形態の例にすぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本発明の趣旨及び原理から逸脱することなくなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、及び改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。
本発明は通信分野に関し、より詳細には、無線トランシーバ装置及び基地局に関する。
モバイル通信システムにおいて、無線トランシーバ装置は、一般的な信号トランシーバ装置であり、主に、アンテナユニット、誘電体基板、遮蔽カバー、及び金属キャリアなどの構造を含む。無線トランシーバ装置上に配置されたアンテナユニットは、一般に、無線トランシーバ装置が、広い信号カバレッジエリアを提供することを可能にするように、無指向性アンテナユニットである。無指向性アンテナユニットは、水平指向性パターンにおいて360°、即ち全方向の均一放射を示し、垂直指向性パターンにおいて幅をもつビームを示す。
従来の無指向性アンテナユニットは、一般に、放射パッチと短絡プローブと給電プローブとを含む3次元構造である。無指向性アンテナユニットは、金属キャリア又は遮蔽カバー上に配置される。
しかしながら、従来の無指向性アンテナユニットは、別々に加工され、金属キャリア又は遮蔽カバー上に組み付けられる必要がある、独立した部分である。このようにして、無指向性アンテナユニットが遮蔽カバー上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられた金属キャリア及び遮蔽カバー及び無指向性アンテナユニットの全厚であり、又は、無指向性アンテナユニットが金属キャリア上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられる金属キャリア及び無指向性アンテナユニットの全厚である。従って、従来の無線トランシーバ装置の全厚は比較的大きく、全体積も比較的大きい。それに応じて、比較的大きい空間が占有される。
無線トランシーバ装置が比較的大きい空間を占有するという課題を解決するために、本発明の実施形態は、無線トランシーバ装置及び基地局を提供する。技術的解決策は、以下のとおりである。一態様によれば、金属キャリアと、少なくとも1つのアンテナユニットと含み、アンテナユニットは給電構造と放射パッチとを含み、溝が金属キャリア上に配置され、アンテナユニットは溝内に配置され、放射パッチは給電構造を使用することによって給電され、放射パッチは接地される、無線トランシーバ装置が提供される。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、アンテナユニットは金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
任意選択で、溝は、金属キャリアの縁上に配設される。溝内に配設されるアンテナユニットは、より優れた電磁放射性能を有する。
実際の適用例では、電磁振動(共振とも呼ばれる)が、放射パッチと溝の底面との間に生成可能である。任意選択で、溝は、金属キャリアの隅に配設されてもよいし、金属キャリアの側面上に配設されてもよい。開口は、溝の側壁上に存在し得る。側壁上に開口を有する溝内に配設されたアンテナユニットは、より優れた放射特徴を有する。
任意選択で、少なくとも1つの溝が金属キャリア上に配置され、1つのアンテナユニットは各溝内に配置される。即ち、溝とアンテナユニットは、1対1対応で配置され得る。
さらに、スロットが給電構造と放射パッチとの間に存在し、給電構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行する。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、給電構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行し、従って、アンテナユニットの帯域幅は、効果的に拡張可能である。
さらに、アンテナユニットは寄生構造をさらに含んでよく、この寄生構造は、溝の底面と平行な面上に配設され、この寄生構造は接地される。寄生構造を追加することによって、アンテナユニットの帯域幅は、さらに拡張可能である。
任意選択で、スロットが寄生構造と放射パッチとの間に存在し、寄生構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行する。寄生構造は、スロットを使用することによって放射パッチ上で結合給電を実行し、従って、アンテナユニットの帯域幅は、比較的小さい体積を占有しながら、効果的に拡張可能である。
任意選択で、アンテナユニットは、第1のグランドピンをさらに含んでよく、この第1のグランドピンの一端は寄生構造に接続され、この第1のグランドピンの他端は金属キャリアに接続され、この第1のグランドピンは溝の底面に垂直であり、寄生構造は金属キャリアを使用することによって接地される。寄生構造は、第1のグランドピンを使用することによって効果的に接地可能である。
さらに、寄生構造は非中心対称構造であってもよい。寄生構造は、複数の形状を有することがある。任意選択で、寄生構造は扇形構造であり、放射パッチは部分円形構造であり、放射パッチの中心と寄生構造の中心は放射パッチの同じ側面に配設される。任意選択で、2つの中心は、アンテナユニットが配置される隅に近く、従って、アンテナユニットの全体的なサイズが減少可能である。
寄生構造が配置されていないアンテナユニット内の放射パッチは、部分円形構造であってもよいし、別の非中心対称構造であってもよいことが留意されるべきである。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
任意選択で、放射パッチと給電構造の両方は非中心対称構造である。放射パッチと給電構造の両方が非中心対称構造であるので、アンテナユニットが金属キャリアの中心位置上に配置されていないとき、アンテナユニットの高い真円度特徴は依然として確実にされ得、アンテナユニットの一般的な適用性は改善可能である。
放射パッチ、給電構造、及び寄生構造はすべて非中心対称構造であるので、アンテナユニットが金属キャリアの中心位置上に配置されないとき、さらに、アンテナユニットの高い真円度特徴は依然として確実にされ得、アンテナユニットの一般的な適用性は改善可能であることが留意されるべきである。
任意選択で、給電構造は、複数の形を有することがある。
第1の可能な実装形態では、給電構造はE字形構造であり、このE字形構造は、1つの第1の垂直ストリップ構造と、一方の側面上の端が間隔を置いて第1の垂直ストリップ構造上に配置された3つの第1の水平ストリップ構造によって形成され、E字形構造の開口は放射パッチと対向して配置され、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の長さは、他の2つの第1の水平ストリップ構造の各々の長さよりも長く、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットが第1の垂直ストリップ構造と放射パッチとの間に形成される。給電部、即ち、給電源は金属キャリアの信号送信ポートであってよく、通常、トランシーバの入力/出力ポートに接続される。
第2の可能な実装形態では、給電構造はT字形構造であり、このT字形構造は、1つの第2の垂直ストリップ構造と、一端が第2の垂直ストリップ構造の中央部分から延伸する1つの第2の水平ストリップ構造によって形成され、第2の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットが第2の垂直ストリップ構造と放射パッチとの間に形成される。
第3の可能な実装形態では、給電構造は円弧形構造及びストリップ構造によって形成された一体型構造であり、ストリップ構造の一端は金属キャリアの給電部に接続され、ストリップ構造の他端は円弧形構造に接続され、円弧形開口は、放射パッチのものであり給電構造に近い側面に配置され、円弧形構造は円弧形開口の中に配設され、スロットが円弧形構造と円弧形開口との間に形成される。
任意選択で、アンテナユニットは誘電体基板をさらに含み、この誘電体基板は溝内に配置され、放射パッチと給電構造の両方は誘電体基板上に配置される。誘電体基板は、スロットが放射パッチと溝の底面との間に形成されることを確実にするために、放射パッチ及び給電構造を効果的に支承することがあり、従って、電磁振動が、放射パッチと溝の底面との間に生成される。
寄生構造に加えて、任意選択で、アンテナユニットは、グランドケーブルをさらに含み、このグランドケーブルの一端は放射パッチに接続され、グランドケーブルの他端は、誘電体基板上に配置された金属グランドケーブルに接続され、従って、放射パッチは、金属グランドケーブルを使用することによって接地される。放射パッチは、グランドケーブルを使用することによって効果的に接地可能である。
任意選択で、グランドケーブルの配置のための複数の可能な実装形態があり得る。
第1の可能な実装形態では、グランドケーブルは放射パッチの側面に配置され、給電構造は放射パッチの別の側面に配置される
第2の可能な実装形態では、2つのグランドケーブルがある。この2つのグランドケーブルは、放射パッチの2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板の金属グランドケーブルに別々に接続され、給電構造は軸対称構造であり、給電構造の対称軸は2つのグランドケーブルの対称軸と同じである。
可能な実装形態では、アンテナユニットが誘電体基板を含むとき、放射パッチは誘電体基板の下面上に配設されてよく、無線トランシーバ装置は、放射パッチの少なくとも1つの側面に配置された第2のグランドピンをさらに含み、第2のグランドピンの一端は放射パッチに接続され、第2のグランドピンの他端は金属キャリアに接続され、第2のグランドピンは誘電体基板の面に垂直であり、誘電体基板の面は溝の底面と平行であり、放射パッチは金属キャリアを使用することによって接地される。
別の可能な実装形態では、アンテナユニットが誘電体基板を含まないとき、無線トランシーバ装置は、放射パッチの少なくとも1つの側面に配置された第2のグランドピンをさらに含んでよく、第2のグランドピンの一端は放射パッチに接続され、第2のグランドピンの他端は金属キャリアに接続され、第2のグランドピンは溝の底面に垂直であり、放射パッチは金属キャリアを使用することによって接地される。
任意選択で、誘電体基板は金属キャリア上にさらに配置され、アンテナユニットの誘電体基板と金属キャリア上の誘電体基板は一体型構造である。誘電体基板と金属キャリア上の誘電体基板が一体型構造であるとき、アンテナユニットは、別々に加工又は設置される必要はなく、従って、無線トランシーバ装置の製造プロセスの複雑さが減少され、組み立てコストが減少される。
任意選択で、無線トランシーバ装置は、遮蔽カバーをさらに含み、遮蔽カバーは、金属キャリア上の誘電体基板上に留められる。遮蔽カバーは、金属キャリア内部の電子構成要素に対する外部環境の電磁干渉を効果的に遮蔽することができる。
任意選択で、ヒートシンクフィンは、金属キャリアのための効果的な熱放散を確実にするように、金属キャリアの底部上に配置される。
任意選択で、給電構造は、溝の底面に垂直である第1の給電基礎構造と、溝の底面と平行である第2の給電基礎構造とを含んでよく、第1の給電基礎構造は金属キャリアの給電部に接続される。
第2の給電基礎構造の形状は前述のE字形構造又はT字形構造の形状と同じであってよく、違いは、第2の給電基礎構造が、第1の給電基礎構造を使用することによって給電部に接続され得ることであることが留意されるべきである。
別の態様によれば、前述の無線トランシーバ装置のいずれか1つを含む基地局が提供される。
本発明の実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、アンテナユニットは、金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
本発明の実施形態における技術的解決策を、より明確に説明するために、以下は、実施形態を説明するために必要とされる添付の図面について手短に説明する。明らかに、以下の説明における添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を示しているにすぎず、当業者は、依然として、これらの添付の図面から他の図面を創意工夫なしで導き出し得る。
関連技術による、頻繁に使用される無指向性アンテナユニットの概略構造図である。
関連技術による、頻繁に使用される無線トランシーバ装置の概略構造図である。
本発明の一実施形態による、無線トランシーバ装置の概略構造図である。
本発明の一実施形態による、無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態による、別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態による、さらに別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態による、無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態による、別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態による、さらに別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
関連技術による頻繁に使用される無指向性アンテナユニットの電流分布の概略図である。
図2において提供される無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットの電流分布の概略図である。
図9に示される無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
本発明の一実施形態による、さらに別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態による、無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
本発明の一実施形態による、別の無線トランシーバ装置の部分構造の概略図である。
図4−2に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図4−2に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図4−2の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図13に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図13に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図13の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図11の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図12に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図12に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図12の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図7に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図7の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図6に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
図6の無線トランシーバ装置内のアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図である。
図3−2に示される無線トランシーバ装置の左面図である。
図3−2に示される無線トランシーバ装置の上面図である。
本発明の目的、技術的解決策、及び利点をより明らかにするために、以下は、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細にさらに説明する。
図1は、関連技術において提供された、頻繁に使用される無指向性アンテナユニット10である。無指向性アンテナユニットは、広帯域モノポールアンテナユニットと呼ばれることがある。図1に示されるように、無指向性アンテナユニット10は、放射パッチ11と、一端は放射パッチ11に接続され、他端は接地された短絡プローブ12と、給電プローブ13とを含み、給電プローブ13の一端は接地され、スロットHが、給電プローブ13の他端と放射パッチ11との間に形成される。給電プローブ13は、スロットHを使用することによって放射パッチ11に給電し、給電点は点Aである。
既存の無指向性アンテナユニットは3次元構造であるので、無指向性アンテナユニットを含む無線トランシーバ装置が図2に示され得る。図2は、従来の無線トランシーバ装置20の概略構造図である。無線トランシーバ装置20は、少なくとも1つの無指向性アンテナユニット10と、誘電体基板201と、遮蔽カバー202と、金属キャリア203とを含む。金属キャリア203はハウジングであり、誘電体基板201は金属キャリア203上に配置され、遮蔽カバー202は金属キャリア上に留められ、無指向性アンテナユニット10は、遮蔽カバー202又は金属キャリア203上に形成される。図2では、無指向性アンテナユニット10が遮蔽カバー202上に形成される例が、説明に使用される。
従来の無線トランシーバ装置では、無指向性アンテナユニット10は、別々に加工された3次元構造であり、加工が完了された後、遮蔽カバー202又は金属キャリア203上に配置される。無指向性アンテナユニットが遮蔽カバー上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられた金属キャリア及び遮蔽カバー及び無指向性アンテナユニットの全厚であり、又は、無指向性アンテナユニットが金属キャリア上に配置されるとき、無線トランシーバ装置の全厚は、重ねられる金属キャリア及び無指向性アンテナユニットの全厚である。従って、従来の無線トランシーバ装置の全厚は比較的大きく、全体積も比較的大きい。
図3−1は、本発明の一実施形態による無線トランシーバ装置30の概略構造図である。図3−1に示されるように、無線トランシーバ装置30は、金属キャリア301と、少なくとも1つのアンテナユニット302とを含んでよい。
溝3011が金属キャリア301上に配置される。溝3011は、金属キャリア301の縁上に配置されることがある。任意選択で、溝3011は、金属キャリア301の隅に配設されてもよいし、金属キャリア301の側面上に配設されてもよい。アンテナユニット302は溝3011内に配置される(本発明のこの実施形態では、アンテナユニットが溝内に配置されることは、アンテナユニットのすべて又は一部が溝内に配置されることを意味し、一般に、溝の底面上のアンテナユニットの正射投影は、溝内に配設される)。図3−1の破線ボックスUに示されるように、破線ボックスUの中に、金属キャリア301の縁上に配置されたアンテナユニット302の拡大図がある。アンテナユニット302は、給電構造3021と、放射パッチ3022とを含む。放射パッチ3022は、給電構造3021を使用することによって給電され、放射パッチ3022は接地される。本発明のこの実施形態における金属キャリアは、複数の構造を有することがあることが留意されるべきである。金属キャリアは、アンテナユニットの基準グランドとして使用可能であり、金属キャリアは、無線トランシーバ装置の金属ハウジング、回路基板(例えば、誘電体基板)、ヒートシンクなどであってよい。
実際の適用例では、電磁振動(共振とも呼ばれる)が、放射パッチ3022と溝の底面との間に生成可能である。一般に、静電容量及びインダクタンスが放射パッチと溝の底面との間に生成され、電磁振動が、静電容量及びインダクタンスによって励起される。
任意選択で、少なくとも1つの溝3011が金属キャリア上に配置され、1つのアンテナユニット302は各溝3011内に配置される。即ち、溝とアンテナユニットは、1対1対応で配置されることがあり、溝の量はアンテナユニットの量に等しい。図3−1に示されるように、図3−1では4つの溝3011が配置されている。それに応じて、1つのアンテナユニット302が各溝内に配置される。即ち、4つのアンテナユニット302がある。少なくとも2つの溝が金属キャリア上に配置されるとき、少なくとも2つの溝内に配置されたアンテナユニットの構造は、同じであってもよいし、異なってもよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置によれば、アンテナユニットは金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
さらに、図3−2に示されるように、アンテナユニット302は、誘電体基板3023をさらに含んでよい。図3−2は、図3−1の破線ボックスUに示されるアンテナユニットに誘電体基板が追加された後に得られる概略構造図と考えられ得る。任意選択で、誘電体基板はエポキシ樹脂プレートFR−4であってよく、エポキシ樹脂プレートFR−4の誘電率は4.2である。又は、誘電体基板は、別の材料から作製されてよい。
誘電体基板3023は、溝3011内に配置され、放射パッチ3022及び給電構造3021を支承するように構成される。即ち、放射パッチ3022は、誘電体基板3023上に配置される。電磁振動は、放射パッチ3022と溝3011の底面との間に生成可能である。実際の適用例では、放射パッチ3022は、誘電体基板3023の面W(即ち、最大の表面積を有する誘電体基板3023の2つの面のどちらか)上に積層される。放射パッチの面は、アンテナユニット302が配置される面Qと平行であり、静電容量は、2つの平行な面の間に生成され得る。給電構造3021のすべて又は一部は、誘電体基板3023上に配置され得る。
任意選択で、誘電体基板(無線周波数ボードとも呼ばれる)303は、金属キャリア301上にさらに配置されることがあり、アンテナユニット302の誘電体基板3023と金属キャリア301上の誘電体基板303は一体型構造であってよい。
前述の内容から、本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置により、放射パッチは、アンテナユニットの特徴を実施するためのアンテナユニットの給電構造を使用することによって給電され、放射パッチ及び給電構造が誘電体基板上にさらに配置されることが知られ得る。誘電体基板と金属キャリア上の誘電体基板が一体型構造であるとき、アンテナユニットは、別々に加工又は設置される必要はなく、従って、無線トランシーバ装置の製造プロセスの複雑さが減少され、組み立てコストが減少される。さらに、アンテナユニットの放射パッチ及び給電構造は、平面構造に類似している。従って、関連技術における3次元構造と比較して、アンテナユニットの全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
実際の適用例では、給電構造は、直接接続給電又は結合給電などの複数の様式で、放射パッチに給電することがある。給電構造が放射パッチと直接接触するとき、給電構造は、放射パッチ上で直接接続給電を実行する。この給電様式では、アンテナユニットは、比較的低い定在波帯域幅を得ることができ、実装形態は単純である。しかしながら、アンテナユニットの帯域幅は、結合給電によって拡張可能である。
従来の無指向性アンテナユニット、例えば、図1に示される無指向性アンテナユニット10の場合、無指向性アンテナユニットの構造のために、複数のアンテナユニットが無線トランシーバ装置上に配列されたとき、又は金属キャリアが非対称であるとき、比較的高いアンテナパターン真円度は狭帯域範囲内でのみ維持可能であり、比較的低いアンテナパターン真円度は広帯域範囲内で維持される。指向性パターンは、アンテナユニット指向性パターンに対して短く、放射電界内の相対電界強度(正規化された係数値)が、アンテナユニットからの距離のところで方向とともにどのように変化するかを示すパターンを指す。放射電界の変化は、通常、最高放射電力を有しアンテナユニットのものである方向において、2つの相互に垂直な平面の指向性パターンを使用することによって表される。アンテナユニット指向性パターンは、アンテナユニットの性能を測定するために重要なパターンであり、アンテナユニットのパラメータは、アンテナユニット指向性パターンから観察され得る。アンテナパターン真円度(アンテナパターン真円度)は、アンテナパターン非真円度とも呼ばれ、水平指向性パターンにおいてアンテナユニットの各方向におけるレベル(単位:dB)の最大値と最小値との差を指す。
アンテナユニット302が比較的高い定在波帯域幅を得ることを可能にするために、本発明のこの実施形態では、図4−1に示されるように、スロットmが、給電構造3021と放射パッチ3022との間に存在し得る。例えば、スロットmは、放射パッチ3022の面上の給電構造3021の正射投影と放射パッチ3022との間に存在することがあり、又は、重複領域が、放射パッチ3022の面上の給電構造3021の正射投影と放射パッチ3022との間に存在し得るが、給電構造3021と放射パッチ3022は同一平面上にない、又は一緒に積層されず、従って、スロットmが生成される。給電構造3021は、スロットmを使用することによって、放射パッチ3022上で結合給電を実行する。
さらに、図4−2に示されるように、アンテナユニット302は、寄生構造3024をさらに含んでよく、寄生構造3024は、溝の底面と平行な面上に配設される。例えば、寄生構造3024は、何らかの支持構造によって支持されてよく、溝の底面と平行な面上に配置されてよく、又は、誘電体基板3023の面上に直接的に配置されてよく、誘電体基板は溝の底面と平行である。寄生構造3024は接地される。スロットnは放射パッチ3022と寄生構造3024との間に存在し、従って、放射パッチは、寄生構造3024上で結合給電を実行することができる。寄生構造が放射パッチ上で結合給電を実行するとき、電磁振動が、寄生構造と溝の底面との間に生成され得る。寄生構造は、放射パッチに基づいてアンテナユニットに追加される。電磁振動は、寄生構造と溝の底面との間、及び放射パッチと溝の底面との間に、生成可能である。アンテナユニットの全体的な共振面積は、アンテナユニットの帯域幅と正の相関がある。従って、寄生構造が放射パッチ上で結合給電を実行するとき、アンテナユニットの帯域幅は、アンテナユニットの比較的小さい体積を確実にしながら、さらに拡張可能である。
任意選択で、図4−2又は図5に示されるように、アンテナユニット302は、第1のグランドピン3025をさらに含んでよく、第1のグランドピン3025の一端は寄生構造3024に接続され、第1のグランドピン3025の他端は金属キャリア301に接続され、第1のグランドピン3025は溝の底面Qに垂直であり、寄生構造3024は金属キャリア301を使用することによって接地される。寄生構造は、溝の底面と平行に配置されることがあり、従って、静電容量が寄生構造と溝の底面との間に生成される。次いで、第1のグランドピンが配置され、従って、インダクタンスが寄生構造と溝の底面との間に生成され、次いで、電磁振動が励起される。加えて、第1のグランドピンは、寄生構造が比較的短い経路を横切って金属キャリアに電気的に接続されることを可能にするだけでなく、誘電体基板の変形を回避するために誘電体基板を支持することもできる。第1のグランドピンの製造技術は、比較的単純である。
本発明のこの実施形態では、寄生構造は、直接接続給電又は結合給電などの複数の様式で、放射パッチに給電し得る。アンテナユニットの帯域幅は、2つの給電様式で拡張可能である。図5に示されるように、図5では、放射パッチ3022は寄生構造3024と直接接触し、放射パッチ3022は、寄生構造3024上で直接接続給電を実行する。任意選択で、この様式で放射パッチ3002が給電されるとき、側面上のグランドケーブルは必要とされず、放射パッチ3002は、寄生構造に接続された第1のグランドピン3025を使用することによって、直接的に接地される。加えて、第1のグランドピンを使用することによって、比較的強いインダクタンスが、電磁振動が放射パッチと溝の底面との間に生成されることを確実にするように、放射パッチと溝の底面との間に生成され得る。
図4−2に示されるように、スロットnは、寄生構造3024と放射パッチ3022との間に存在し得る。例えば、スロットnは、放射パッチ3022の面上の寄生構造3024の正射投影と放射パッチ3022との間に存在するか、又は、重複領域が、放射パッチ3022の面上の寄生構造3024の正射投影と放射パッチ3022との間に存在し得るが、寄生構造3024と放射パッチ3022は同一平面上にない、又は一緒に積層されず、従って、スロットnが生成される。寄生構造3024は、スロットnを使用することによって、放射パッチ3022上で結合給電を実行する。結合給電様式では、アンテナユニット302は、比較的高い定在波帯域幅を得ることがある。寄生構造3024が放射パッチ3022上で結合給電を実行するとき、寄生構造3024と放射パッチ3022は互いと接触しないことが留意されるべきである。従って、放射パッチ3022は、寄生構造3024を使用することによって接地されることはできず、グランドケーブル又はグランドピンを使用することによって接地される必要がある。
寄生構造の性能のために、寄生構造の場合、直接接続給電様式で必要とされる面積は、結合給電様式で必要とされる面積よりも大きいことが留意されるべきである。アンテナユニットの全体積を減少させるために、寄生構造及び放射パッチは、通常、結合給電様式で給電される。
さらに、寄生構造3024及び放射パッチ3022の形状は、寄生構造3024が放射パッチ3022に効果的に給電することを確実にするように、互いに適合し得る。例えば、アンテナユニット302内で、寄生構造3024が結合給電様式で放射パッチ3022に給電するとき、寄生構造3024及び放射パッチ3022は、適切なスロットが寄生構造3024と放射パッチ3022との間に存在することを確実にするように、互いに適合することがある。例えば、図4−2に示されるように、寄生構造3024は扇形構造であり、放射パッチ3022は部分円形構造であり、放射パッチ3022の中心及び寄生構造3024の中心は放射パッチ3022の同じ側面に配設される。任意選択で、2つの中心は、アンテナユニットが配置される隅に近く、従って、アンテナユニットの全体的なサイズが減少可能である。寄生構造が配置されていないアンテナユニット内の放射パッチは、部分円形構造であってもよいし、別の非中心対称構造であってもよいことに留意されたい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。図6に示されるように、寄生構造3024は三角形構造であり、放射パッチ3022は多角形構造であり、放射パッチ3022及び寄生構造3024のものであり、互いに近い2つの側面は平行である。
別の例では、アンテナユニット302内で、寄生構造3024が直接接続給電様式で放射パッチ3022に給電するとき、寄生構造3024及び放射パッチ3022の形状は、寄生構造3024と放射パッチ3022との間の効果的な接続を確実にするように、互いに適合し得る。例えば、図5に示されるように、寄生構造3024は扇形構造であり、放射パッチ3022は部分円形構造であり、放射パッチ3022の中心及び寄生構造3024の中心は放射パッチ3022の同じ側面に配設される。扇形構造の外縁は、部分円形構造の内縁と重複する。図5では、寄生構造3024及び放射パッチ3022は、誘電体基板の同じ面上に配設され得る。寄生構造3024は、放射パッチ3022に部分的に重複する。寄生構造3024及び放射パッチ3022は、重複部の接触に基づいて電気的に接続される。例えば、寄生構造3024及び放射パッチ3022は、誘電体基板の下面上に配設されることがあり、寄生構造3024の上面は、放射パッチ3022の下面に部分的に重複する。
寄生構造3024及び放射パッチ3022の形状について、別のマッチング状況があり得ることが留意されるべきである。本発明のこの実施形態は、説明のための例として使用されるにすぎない。本発明において提供されるマッチング状況に基づいてなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、又は改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。従って、詳細は、本発明のこの実施形態で説明されない。
さらに、給電構造3021及び放射パッチ3022の形状は、給電構造3021が放射パッチ3022に効果的に給電することを確実にするように、互いに適合し得る。本発明のこの実施形態では、以下の3つの可能な実装形態が説明のための例として使用される。
第1の可能な実装形態では、図4−1から図5のいずれか1つに示されるように、給電構造3021はE字形構造であり、E字形構造は、1つの第1の垂直ストリップ構造と、一方の側面上の端が間隔を置いて第1の垂直ストリップ構造上に配置された3つの第1の水平ストリップ構造によって形成され、E字形構造の開口は放射パッチと対向して配置され、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の長さは、他の2つの第1の水平ストリップ構造の各々の長さよりも長く、E字形構造の中央に配設された第1の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットは第1の垂直ストリップ構造と放射パッチ3022との間に形成される。
第2の可能な実装形態では、図6に示されるように、給電構造3021はT字形構造であり、このT字形構造は、第2の垂直ストリップ構造と、一端が第2の垂直ストリップ構造の中央部分から延伸する1つの第2の水平ストリップ構造によって形成され、第2の水平ストリップ構造の他端は金属キャリアの給電部に接続され、スロットは第2の垂直ストリップ構造と放射パッチ3022との間に形成される。
第3の可能な実装形態では、代替えとして、図7に示されるように、給電構造3021は円弧形構造30211及びストリップ構造30212によって形成された一体型構造であってよく、ストリップ構造30212の一端は金属キャリアの給電部に接続され、ストリップ構造30212の他端は円弧形構造30211に接続され、円弧形開口は、放射パッチ3022のものであり給電構造3021に近い側面に配置され、円弧形構造30211は円弧形開口に適合し、円弧形構造30211は円弧形開口の中に配設され、結合給電に使用されるスロットは、円弧形構造30211と円弧形開口との間に形成される。
給電構造3021及び放射パッチ3022の形状について、別のマッチング状況があり得ることが留意されるべきである。本発明のこの実施形態は、説明のための例として使用されるにすぎない。本発明において提供されるマッチング状況に基づいてなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、又は改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。従って、詳細は、本発明のこの実施形態で説明されない。
一般に、無線トランシーバ装置の構造について、3つのタイプの対称性、即ち、アンテナユニットの対称性、設置位置の対称性、及び金属キャリアの対称性が、真円度に関連する。3つのタイプの対称性がすべて満たされる場合、即ち、中心対称の無指向性アンテナユニットが、中心対称の金属キャリア上に中心対称的に配置される場合、無線トランシーバ装置の真円度は、一般に、比較的高い。対称性の3つのタイプのうちの1つが壊される場合、真円度は、一般に低くなる。
無指向性アンテナユニットが従来の無線トランシーバ装置上に設置される場合、一般に、無指向性アンテナユニットは、金属キャリアの中心位置上に配置される(金属キャリアは、基準グランド、即ち、図8に示されるグランドに等しい)。例えば、無指向性アンテナユニットは、無線トランシーバ装置の遮蔽カバー上に中心対称的に配置され、アンテナユニットの放射パッチ又はラジエータは、中心対称(回転可能に対称とも呼ばれる)構造として設計される。加えて、中心対称構造をもつアンテナユニットは、さらに、金属キャリアの中央(例えば、図8に示されるグランド)に置かれる必要があり、従って、アンテナユニットは、構造対称性に基づいて遮蔽カバーと平行な断面上に類似の放射特徴を有し、それによって、高い真円度性能を達成する。対応する電流分布の概略図が図8に示されている。アンテナユニットのグランド電流は、中心対称的に分布される。しかしながら、マルチバンドカバレッジ及びマルチチャネル信号送信を実施するために、一般に、少なくとも2つの無指向性アンテナユニットが、無線トランシーバ装置上に設置される必要がある。このケースでは、複数のアンテナユニットがあるとき、金属キャリアが各アンテナユニットに対して対称であることが確実にされることはできないので、グランド電流の非中心対称分布が必然的に引き起こされ、アンテナパターン真円度が低くなる。実際の適用例では、加工利便性のために、金属キャリアは、中心対称構造、例えば、矩形構造又は円形構造であり、金属キャリア上に留められた遮蔽カバーも中心対称構造である。任意選択で、金属キャリアは、中心対称のプリズム構造であってよい。美しさのために、金属キャリアの縁は、丸くてもよいし、斜めにされてもよい。
図9は、図2に示され、無指向性アンテナユニットが遮蔽カバーの4つの隅に配置されるシナリオにおける、アンテナユニットの電流分布の概略図である。金属キャリアは、アンテナユニットの基準グランド(図9に示されるグランド)として使用され、金属キャリアは各アンテナユニットに対して中心対称でなく、従って、各アンテナユニットのグランド電流は、非中心対称的に分布される。それに応じて、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図10に示され得る。図10において異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が、表1に示される。水平平面方向における角度θでの3次元指向性パターンの断面が得られる。θの値範囲は通常0°から180°であり、表1に記録された周波数値は、アンテナユニットが正常に稼働しているときに必要とされる周波数に対応する周波数値である。θ断面積真円度は、角度がθであるときに得られる指向性パターンにおけるレベル(単位:dB)の最大値と最小値との差を表す。加えて、カバレッジエリアのために、θ=80°の断面が、通常、考えられる。θ=80°は、極座標系において放射方向と垂直方向との間に含まれる角度が80°であることを表す。図10及び表1に示されるエミュレーション図から、従来の広帯域モノポールアンテナユニットが金属キャリアの4つの隅に配列されるとき、アンテナユニットは金属キャリアに対して非中心対称的に分布されるので、従って、金属キャリアのグランド電流は非中心対称的に分布されることが、知られ得る。従って、指向性パターンの比較的深いくぼみが金属キャリアの対角方向に形成され、アンテナパターン真円度が極めて低くなり、1.7GHzから2.7GHz(GHz)の広帯域範囲内の最小真円度は10.9dB(dB)である。指向性パターンの変動度は、通信オペレータにとって許容可能である変動範囲をはるかに超える。水平断面指向性パターンの非常に大きな変動は、通信不感帯につながり、従って、カバレッジエリアが減少され、通信能力が減少される。
本発明のこの実施形態では、マルチバンドカバレッジ及びマルチチャネル信号送信を実施するために、一般に、少なくとも2つの無指向性アンテナユニットが、無線トランシーバ装置上に設置される必要がある。図3−1から図7のいずれか1つに示されるように、本発明のこの実施形態における無線トランシーバ装置上の各アンテナユニット内の放射パッチ3022及び給電構造3021は、非中心対称構造であることがある。本発明のこの実施形態における各アンテナユニット内の放射パッチ3022及び給電構造3021は、非中心対称構造であることがあり、金属キャリアは、アンテナユニットの基準グランドとして使用され、金属キャリアは、各アンテナユニットに対して非中心対称である。従って、各アンテナユニットに対して、非中心対称放射パッチ及び非中心対称基準グランドによって生成されるグランド電流は、比較的中心対称的に分布され得る。従来の無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットと比較して、本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置内の各アンテナユニットは、広帯域範囲内で比較的高い真円度を有する。加えて、寄生構造は、アンテナユニットのアンテナパターン真円度をさらに確実にするように、非中心対称構造であってよい。
実際の適用例では、誘電体基板上の放射パッチ、給電構造、及び寄生構造の相対位置は、具体的な状況により決定されてよい。放射パッチ、給電構造、及び寄生構造のうちの2つは、誘電体基板の一方の側面に配設されることがあり、放射パッチ、給電構造、及び寄生構造のうちの1つは、誘電体基板の他方の側面に配設されることがある。又は、放射パッチ、給電構造、及び寄生構造は、誘電体基板の同じ側面に配設される。図4−2、図6、又は図7に示されるように、放射パッチ3022及び給電構造3021は、誘電体基板の一方の側面に配設され、寄生構造3024は、誘電体基板の他方の側面に配設される。図5又は図11に示されるように、放射パッチ3022及び寄生構造3024は、誘電体基板3023の一方の側面に配設され、給電構造3021は、誘電体基板3023の他方の側面に配設される。例えば、放射パッチ及び寄生構造は誘電体基板の下面に配設され、給電構造は誘電体基板の上面に配設される。
確実に、寄生構造が無線トランシーバ装置上に配置されないとき、誘電体基板上の放射パッチ3022及び給電構造3021の相対位置は、具体的な状況により決定されてよい。放射パッチ3022及び給電構造3021はそれぞれ、誘電体基板3023の2つの側面に配設されてよいか、又は、放射パッチ3022及び給電構造3021は、誘電体基板3023の同じ側面に配設されてよい。図3−2に示されるように、放射パッチ3022と給電構造3021は、誘電体基板3023の同じ側面に配設される。図12に示されるように、放射パッチ及び給電構造はそれぞれ、誘電体基板の2つの側面に配設される。
図12では、放射パッチ3022は、誘電体基板3023の下面上に配設される。アンテナユニット302は、放射パッチ3022の少なくとも1つの側面に配置された第2のグランドピン3026をさらに含んでよい。第2のグランドピン3026は、金属から作製されてよい。第2のグランドピン3026の一端は放射パッチ3022に接続され、第2のグランドピン3026の他端は金属キャリア301に接続される。第2のグランドピン3026は、誘電体基板3023の面に垂直であり、放射パッチ3022は、金属キャリア301を使用することによって接地される。例えば、図12では、2つの第2のグランドピン3026が、アンテナユニット302内に配置される。2つの第2のグランドピン3026は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置される。第2のグランドピン3026に基づいて、放射パッチは、溝の底面と平行に配置されることがあり、従って、静電容量が、放射パッチと溝の底面との間に生成される。次いで、第2のグランドピンが配置され、従って、インダクタンスが、放射パッチと溝の底面との間に生成され、次いで、電磁振動が励起される。加えて、第2のグランドピンは、放射パッチが比較的短い経路を横切って金属キャリアに電気的に接続されることを可能にするだけでなく、誘電体基板の変形を回避するために誘電体基板を支持することもできる。第2のグランドピンの製造技術は、比較的単純である。加えて、2つの第2のグランドピン3026が、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、従って、アンテナユニットの大きさが効果的に減少可能であり、帯域幅が拡張される。
図4−1から図7のいずれか1つに示されるように、又は図11若しくは図12に示されるように、無線トランシーバ装置30は、遮蔽カバー304をさらに含んでよい。遮蔽カバー304は、金属キャリア301の誘電体基板303上に留められ、無線周波数回路と外部環境との間の干渉及び無線周波数回路とアンテナユニットとの間の干渉を遮蔽するように構成される。遮蔽カバーの形状は、金属キャリア上の溝の位置により適応的に調整され得ることが留意されるべきである。例えば、溝が金属キャリアの4つの隅に配設されるとき、その溝に適合する溝も、遮蔽カバーの4つの隅に配置され、従って、遮蔽カバーと金属キャリアの溝が接続され、遮蔽カバー及び金属キャリアが効果的に留められる。
実際の適用例では、代替えとして、無線トランシーバ装置30が、図13に示されることがあり、遮蔽カバーを含まない。誘電体基板は、金属キャリア上に直接的に留められる(実際の適用例では、誘電体基板は、金属キャリアの内部に配置されることもあり、図13は、説明のための例として使用されるにすぎない)。任意選択で、金属キャリアの内部にあり、それのために遮蔽構造が配置される必要がある構成要素の場合、小さい遮蔽カバーが、構成要素と外部環境との間の干渉を回避するために、構成要素の外側に留められることがある。図13に示されるように、遮蔽カバーは、無線トランシーバ装置30上に配置されず、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少されることがあり、それに応じて、無線トランシーバ装置の体積も減少される。
代替えとして、放射パッチ3022は、グランドピンを使用することに加えて、別の様式で接地されてよいことが留意されるべきである。任意選択で、図4−1又は図4−2に示されるように、アンテナユニット302は、グランドケーブル3027をさらに含んでよく、グランドケーブル3027は金属から作製され、グランドケーブル3027の一端は放射パッチ3022に接続され、グランドケーブル3027の他端は誘電体基板3023の金属グランドケーブル(図には図示せず)に接続され、従って、放射パッチ3022は、金属グランドケーブル(図には図示せず)を使用することによって接地される。グランドケーブルが配置されるアンテナユニットの場合、弱いインダクタンスが、放射パッチと溝の底面との間に生成されることがあり、従って、電磁振動は、放射パッチと溝の底面との間に生成される。本発明のこの実施形態では、比較的強いインダクタンスが放射パッチと溝の底面との間に生成されることを確実にするために、放射パッチが、グランドケーブルを使用することによって接地されるとき、溝の底面に垂直であるグランドピンが、放射パッチの下に追加されることがある。又は、放射パッチが、グランドケーブルを使用することによって接地されるとき、寄生構造が追加されることがあり、溝の底面に垂直であるグランドピンが寄生構造の下に追加されることがある。このようにして、比較的強いインダクタンスが生成される。実際の適用例では、代替えとして、インダクタンスは、別の様式で増加されてよい。これは、本発明のこの実施形態では限定されない。
アンテナユニット302内のグランドケーブル3027の量は、実際の状況により決定されてよい。例えば、図6に示されるように、グランドケーブル3027は放射パッチ3022の側面に配置され、給電構造3021は放射パッチの別の側面に配置される。
別の例では、図4−1に示されるように、合計2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。給電構造3021は軸対称構造であり、給電構造3021の対称軸は、2つのグランドケーブル3027の対称軸と同じである。このようにして、アンテナパターン真円度は、比較的容易に制御され得る。
さらに、図3−1から図7又は図11から図13のいずれか1つに示されるように、開口は、溝の側壁上に存在し得る、即ち、溝の側壁は閉じられていない。図3−1から図7では、溝は、金属キャリアの隅及び溝の2つの隣接する側壁の開口上に配置される。溝が金属キャリアの側面に配置されるとき、開口は、側壁上に存在し得る。このようにして、アンテナユニットの効果的な給電及びエネルギー放射が確実にされ得る。加えて、半分開いた溝は、容易に加工、製造、及び組み付け可能である。
任意選択で、ヒートシンクフィンは、金属キャリアの底部上にさらに配置されることがある。ヒートシンクフィンは、金属キャリアのために熱を放散するように構成される。
本発明の図3−1から図7又は図11から図13のいずれか1つにおける無線トランシーバ装置内の無指向性アンテナユニットの場合、電圧定在波比(英語:Voltage Standing Wave Ratio、略してVSWR)は2.5よりも小さくてよく、定在波帯域幅は45%よりも大きくてよい。
図4−2に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図14及び図15に示されている。図14及び図15は、無線トランシーバ装置30の構造パラメータを示す。図14に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301、誘電体基板3023(又は誘電体基板303)、及び遮蔽カバー304の全厚がh0である。溝3011の深さはh1−h3であり、h3は遮蔽カバーの厚さである。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。誘電体基板303と溝3011は、同じ形状を有し、同じ大きさを有してよく、又は、異なる大きさを有してよい。一般に、誘電体基板303の大きさは、溝3011の大きさよりも小さい。図15に示されるように、溝3011の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、扇形に対応する中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr2であり、外径はr3であり、中心角は90°である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
例えば、図4−2に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表2に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.05104λl,0.07656λl)は、r0が0.05104λlから0.07656λlの範囲内にあることを表す。
図4−2の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表2に示されているとき、表2の構造パラメータにより設計されたアンテナユニットの場合、エミュレーションによって得られたアンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が、図16に示され得る。θ=80°であるとき、図16の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表3に示されている。図16に示されるエミュレーション図及び表3から、図4−2に示される無線トランシーバ装置30内にこの構造形式をもつアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で3.3dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図13に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図17及び図18に示されている。図17及び図18は、無線トランシーバ装置30の構造パラメータを示す。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図18に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、中心角は90°である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角度はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。2つのグランドケーブル3027がある。2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図13に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表4に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.0328λl,0.0492λl)は、r0が0.0328λlから0.0492λlの範囲内にあることを表す。
図13の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表4に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図19に示され得る。θ=80°であるとき、図19の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表5に示されている。図19に示されるエミュレーション図及び表5から、図13に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で5.4dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図11に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図はそれぞれ、図13内の無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図と基本的に同じであるが、放射パッチ3022は、図11内における無線トランシーバ装置30の上面図から直接的に見られることはできない。図11に示される無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図については、図17及び図18を参照されたい。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図18に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr2であり、外径はr3であり、中心角度は90°である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角度はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図11に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表6に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.05104λl,0.07656λl)は、r0が0.05104λlから0.07656λlの範囲内にあることを表す。
図11の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表6に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図20に示され得る。θ=80°であるとき、図20の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表7に示されている。図20に示されるエミュレーション図及び表7から、図11に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で3.6dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図12に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図21及び図22に示されている。図21及び図22は、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータを示す。図21に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1−h3であり、h3は遮蔽カバーの厚さである。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離は、第2のグランドピン3026の高さに等しく、hである。第2のグランドピン3026から放射パッチ3022の中心までの投影距離はpsである。各第2のグランドピン3026の幅はwsである。図22に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr1であり、外径はr2であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の中心から溝3011の2つの側面までの距離は、両方ともr0である。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。
図12に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表8に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.03736λl,0.05604λl)は、r0が0.03736λlから0.05604λlの範囲内にあることを表す。
図12の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表8に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図23に示され得る。θ=80°であるとき、図23の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表9に示されている。図23に示されるエミュレーション図及び表9から、図13に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で5.8dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図7に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図は、図17に示される左面図と同じである。無線トランシーバ装置30の上面図については、図24を参照されたい。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図24に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。扇形(円の4分の1とも考えられ得る)寄生構造3024の中心から溝3011の2つの側面までの距離は両方ともr0であり、扇形の半径はr1であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr2であり、外径はr3であり、中心角は90°である。円弧形開口は、放射パッチ3022のものであり給電構造3021に近い側面上に配置され、円弧形開口の半径はr5である。放射パッチの中心は、扇形寄生構造の中心と一致する。給電構造3021は、円弧形構造30211及びストリップ構造30212によって形成された一体型構造である。ストリップ構造は、wfの長さと、lfの幅とを有する。円弧形構造30211は、半径r4を有し、円弧形開口と同心である。2つのグランドケーブル3027がある。この2つのグランドケーブル3027は、放射パッチ3022の2つの側面に対称的に配置され、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに別々に接続される。各グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図7に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表10に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.0456λl,0.0648λl)は、r0が0.0456λlから0.0648λlの範囲内にあることを表す。
図7の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表10に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図25に示され得る。θ=80°であるとき、図25の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表11に示されている。図25に示されるエミュレーション図及び表11から、図7に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で4.6dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
図6に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図は、図17に示される左面図と同じである。無線トランシーバ装置30の上面図については、図26を参照されたい。図17に示されるように、無線トランシーバ装置30の厚さはh0である、即ち、下から上に順次重ねられる金属キャリア301及び誘電体基板3023(又は誘電体基板303)の全厚がh0である。溝3011の深さはh1である。誘電体基板3023の下面から溝3011の底面までの距離がhである。第1のグランドピン3025の高さはh2である。図26に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。直角二等辺三角形寄生構造3024の頂点から溝3011の2つの側面までの距離は、両方ともr0であり、側面長さはa1である。放射パッチ3022の上面図は、直角二等辺三角形がそれぞれ切り取られた2つの隅を有する矩形である。2つの隅はそれぞれ、隅が切り落とされた、溝の寄生構造3024に近い隅及び端に近い隅である。放射パッチ3022のものであり、寄生構造3024に近い側面は、寄生構造3024の底部と平行である。放射パッチ3022の残りの側面は、溝3011の上面図では、対応する側面と平行である。切除された直角二等辺三角形の1つの側面の側面長さはa3であり、切除された直角二等辺三角形の別の側面の側面長さはa4である。給電構造3021はT字形構造であり、給電構造3021の第2の垂直ストリップ構造の長さはw2である。長い側面は、放射パッチのものでありa4の幅を有する側面と平行であり、互いの間の距離はw1である。給電構造3021の第2の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。1つのグランドケーブル3027があり、グランドケーブル3027及び給電構造3021が、放射パッチ3022の異なる側面上に配設される。グランドケーブル3027は、誘電体基板3023の金属グランドケーブルに接続される。グランドケーブル3027は、ストリップ構造であり、wsの長さと、lsの幅とを有する。
図6に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表12に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r0(0.0644λl,0.0966λl)は、r0が0.0644λlから0.0966λlの範囲内にあることを表す。
図6の無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が表12に示されているとき、アンテナユニットの指向性パターンのエミュレーション図が図27に示され得る。θ=80°であるとき、図27の異なる周波数に対応するアンテナパターン真円度が表13に示されている。図27に示されるエミュレーション図及び表13から、図6に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットが、1.7GHzから2.7GHzの周波数帯域範囲内で4.4dBの最小真円度を有することが知られることができる。指向性パターンは比較的低い変動を有し、従って、比較的大きいカバレッジエリアが提供可能であり、通信能力が改善される。
任意選択で、代替えとして、溝3011内のアンテナユニット30は、図3−1又は図3−2に示されてよい。図3−2では、給電構造3021は、2つの給電基礎構造によって形成される。一部は、溝3011の底面に垂直であり、金属キャリア上の給電部に接続されるように構成された第1の給電基礎構造3021aであり、他の部分は、溝3011の底面と平行な第2の給電基礎構造3021bである。図3−2では、第2の給電基礎構造3021bが誘電体基板3023の上面上に印刷される例が、説明のために使用される。放射パッチ3022も、誘電体基板3023の上面上に印刷される。給電部信号(エネルギーとも考えられ得る)は、給電構造3021から給電され、スロットを使用することによって結合様式で放射パッチ3022に結合される。加えて、第2のグランドピン3026は、放射パッチ3022の2つの側面上に配置される。放射パッチ3022は、第2のグランドピン3026を使用することによって、金属キャリア301に接続される。アンテナユニットの全体的な構造は、金属キャリアから比較的独立している。部分の大きさは、アンテナユニットが45%よりも大きい定在波帯域幅(VSWR<2.5)を得ることができるように調整される。加えて、この周波数帯域範囲では、アンテナユニットの指向性パターンは、比較的高い真円度を有し得る。
図3−2に示される無線トランシーバ装置30について、無線トランシーバ装置30の左面図及び上面図がそれぞれ、図28及び図29に示されている。図28及び図29は、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータを示す。図28に示されるように、誘電体基板3023の上面から溝3011の底面までの距離がhである。第2のグランドピン3026から放射パッチ3022の中心までの投影距離はpsである。各第2のグランドピン3026の幅はwsである。第2のグランドピン3026から第2の給電基礎構造3021bまでの距離がpfである。図29に示されるように、溝3011(誘電体基板と溝は同じ形状を有する)の上面図は、直角二等辺三角形が切り取られた隅を有する矩形である。矩形の側面長さはc0であり、直角二等辺三角形の側面長さはc0−c1である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の場合、内径はr1であり、外径はr2であり、中心角は90°である。部分円形(リングの4分の1とも考えられ得る)放射パッチ3022の中心から溝3011の2つの側面までの距離は、両方ともr0である。放射パッチ3022はE字形構造であり、放射パッチ3022の第1の垂直ストリップ構造は部分円形構造である。部分円形構造の場合、内径はr4であり、外径はr5であり、中心角はaである。E字形構造の外部縁上に配設される第1の水平ストリップ構造は、laの長さと、waの幅とを有する。E字形構造の中央に配設される第1の水平ストリップ構造は、lfの長さと、wfの幅とを有する。
図3−2に示される無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの構造パラメータの値が、表14に示されている。λlは、無線トランシーバ装置30内のアンテナユニットの最低動作周波数に対応する波長であり、r1(0.073λl,0.109λl)は、r1が0.073λlから0.109λlの範囲内にあることを表す。
本発明の実施形態における前述の無線トランシーバ装置30の構造が、説明のための例として使用されることが留意されるべきである。実際の適用例では、図3−1から図7又は図11から図13における無線トランシーバ装置30内の構成要素は、相互に参照されてもよいし、組み合わされてもよいし、交換されてもよい。例えば、図3−1及び図3−2の第2の給電基礎構造3021bの具体的な形状については、図4−1から図7を参照されたい。第2の給電基礎構造3021bは、T字形構造であってもよいし、E字形構造であってもよいし、円弧形構造及びストリップ構造によって形成される一体型構造であってもよい。違いは、第2の給電基礎構造3021bが、第1の給電基礎構造3021aを使用することによって給電部に接続されることがあることである。本発明の趣旨及び原理から逸脱することなくなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、及び改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。詳細は、本発明では説明されない。
本発明の実施形態において提供される無線トランシーバ装置の大きさは、説明のための例としてのみ使用され、主に、アンテナユニットが、45%よりも大きい定在波帯域幅(VSWR<2.5)を得ることを確実にするために使用されることが留意されるべきである。実際の適用例では、無線トランシーバ装置の大きさは、特定のシナリオにより調整されてよい。これは、本発明の実施形態では限定されない。
本発明の実施形態において提供される無線トランシーバ装置は、単純な構造を有し、容易に組み付け可能である。放射パッチ、給電部構造、グランドケーブルなどは、誘電体基板上で一体化されることがあり、次いで、金属キャリアの溝上で設置される。遮蔽カバーは、誘電体基板が設置された後に金属キャリア上に留められてもよいし、誘電体基板が設置される前に金属キャリア上に留められてもよい。グランドピンは、誘電体基板が設置された後に配置されることがある。放射パッチ、給電構造、グランドケーブルなどは、誘電体基板上で一体化されることがあり、別々に形成された3次元構造ではなく、構造は単純で、それによって、組み立てを容易にする。無線トランシーバ装置が遮蔽カバーを含む場合、遮蔽カバーは、誘電体基板が設置された後に、金属キャリア上に留められることがある。グランドピンは、誘電体基板が設置された後に配置されることがある。放射パッチ、給電構造、グランドケーブルなどは、誘電体基板上で一体化されることがあり、別々に形成された3次元構造ではなく、構造は単純で、それによって、組み立てを容易にする。
本発明の前述の実施形態において提供される無線トランシーバ装置では、アンテナユニットは、誘電体基板を含んでもよいし、誘電体基板を含まなくてもよいことが留意されるべきである。誘電体基板は、放射パッチ及び給電構造を支承するように構成され、誘電体基板の形状は、溝のそれと同じであってもよいし、それと異なってもよい。図では、誘電体基板の形状が溝の形状と同じであり、誘電体基板の面積が溝の面積よりも小さいことが、例として使用される。アンテナユニットが誘電体基板を含むとき、誘電体基板を使用することによって、電磁振動が放射パッチと溝の底面との間に生成され得る。アンテナユニットが誘電体基板を含まないときは、電磁振動は、別の様式で放射パッチと溝の底面との間に生成され得る。例えば、図3−1に示されるように、無線トランシーバ装置は、放射パッチの少なくとも1つの側面上に配置された第2のグランドピン3026をさらに含んでよい。第2のグランドピン3026の一端は放射パッチ3022に接続され、第2のグランドピンの他端は金属キャリア301に接続される。
第2のグランドピン3026は、溝301の底面に垂直であり、放射パッチ3022は、金属キャリア301を使用することによって接地される。電磁振動が放射パッチ3022と溝の底面との間に生成されることを確実にするように、放射パッチ3022は、第2のグランドピン3026によって支持されることがあり、第2の給電基礎構造3021bは、第1の給電基礎構造3021aによって支持されることがある。任意選択で、放射パッチ及び/又は給電構造は、プラスチック構造によって支持されることがあり、従って、電磁振動が、放射パッチ3022と、アンテナユニットが配置される面との間に生成される。別の実施形態における無線トランシーバ装置の構造は、図3−1を参照して適応的に修正されてよい。これは、本発明の実施形態では限定されない。同様に、アンテナユニットが誘電体基板を含むとき、誘電体基板を使用することによって、電磁振動が寄生構造と溝の底面との間に生成され得る。アンテナユニットが誘電体基板を含まないときは、電磁振動は、別の様式で寄生構造と溝の底面との間に生成され得る。例えば、寄生構造を支持するグランドピンが配置される、又は、寄生構造を支持するプラスチック構造が使用される。詳細は、本発明の実施形態では、再び説明されない。
本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置によれば、アンテナユニットは金属キャリアの溝内に配置され、従って、無線トランシーバ装置の全厚が減少され、全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。加えて、本発明のこの実施形態において提供される無線トランシーバ装置内の広帯域無指向性アンテナユニットにより、放射パッチ及び給電部構造が誘電体基板上にさらに配置されてよく、アンテナユニットは、別々に加工又は設置される必要はなく、従って、無線トランシーバ装置の製造プロセスの複雑さが減少され、組み立てコストも減少される。さらに、アンテナユニットの放射パッチ及び給電構造は、平面構造に類似している。従って、関連技術における3次元構造と比較して、アンテナユニットの全体積が減少され、それによって、無線トランシーバ装置によって占有される空間を減少させる。
本発明の実施形態は、基地局を提供する。基地局は、本発明の実施形態において提供される少なくとも1つの無線トランシーバ装置モジュールを含んでよい。基地局が少なくとも2つの無線トランシーバ装置モジュールを含むとき、各無線トランシーバ装置モジュールは、本発明において提供される前述の実施形態における任意の無線トランシーバ装置であってよい。基地局は、通常、屋内基地局である。本発明の実施形態における無線トランシーバ装置30を使用する基地局は、広い動作周波数帯域と、所望の無指向性性能とを有する。基地局は、スタジアム又は商店街内に設置されることがあり、屋内エリア内の無線信号の無指向性カバレッジを提供するように構成される。
当業者は、実施形態のステップのすべて又はいくつかがハードウェアによって実施されてもよいし、関連ハードウェアに指示するプログラムによって実施されてもよいことを理解し得る。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。記憶媒体は、読み出し専用メモリ、磁気ディスク、又は光ディスクを含んでよい。
前述の説明は、本発明の実施形態にすぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本発明の趣旨及び原理から逸脱することなくなされたいかなる修正形態、等価な置き換え、及び改善も、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。