JP6294496B2

JP6294496B2 - Ｌｔｅ／ｗｉｆｉワイヤレスルータ

Info

Publication number: JP6294496B2
Application number: JP2016544625A
Authority: JP
Inventors: カラテッリ，ディエゴ
Original assignee: Antenna Company International NV
Current assignee: Antenna Company International NV
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: EP3090603A1; WO2015102485A1; JP2017513250A; US10128562B2; CN106063371A; US20160329632A1

Description

本発明は、Ｗｉ−Ｆｉ周波数帯域内で作動するのに適し、グランドプレーンと第１プロービング構造とを含む少なくとも１つの第１アンテナを有するワイヤレスルータに関する。本発明は、又、第２プロービング構造を含む第２アンテナにも関し、ここで、前記第２アンテナは前記Ｗｉ−Ｆｉルータにアドオンとして取り付けられる。本発明は、更に、複数の第２アンテナを含むアセンブリにも関する。

モビリティの成長と、それが我々の生活に与えた変化は、前例の無いものである。世界人口の８０％近くが今や携帯電話へのアクセスを享受している。世界中における約１００か国において、現在、人間の数よりもモバイル装置の数のほうが多い。ｉＰｈｏｎｅ、アンドロイドベースのスマートフォン、タブレットを含むエキサイティングな新しいデバイスが市場にあふれ、多量のモバイルネットワークトラヒックを消費している。これらの最新のデバイス上で作動する抵抗しがたいビデオ、ソーシャルネットワークおよびその他の革新的なアプリケーションが多量の新しいデータソースによってモバイルネットワークを渋滞させている。

Ｗｉ−Ｆｉが出現して約１０年間において、大半の技術者とモバイル産業経営者はそれをライセンスされたモバイル通信に対する「貧しい親戚」と見なしてきた。それは無免許のスペクトルで作動しセキュリティの問題、障害、および低品質のサービスの問題があるため、大半の産業専門家は、それを単なるＬＡＮケーブルに対するワイヤレス代替物と見なした。家庭、オフィス、およびホテルやコーヒーショップ等の公共スペース、においては確かに、Ｗｉ−Ｆｉホットスポットが出現し始めた。しかしながら、モバイルオペレータは、これを有効なビジネスとみなすことは決してなかったし、かれらはＷｉ−Ｆｉが彼らのビジネスにとって脅威であるとはみなさなかった。事実、モバイルオペレータがこの代替ワイヤレスネットワークの存在を認め、Ｗｉ−Ｆｉイネーブルされたスマートフォンを彼らのモバイルネットワーク上で許可し始めたのはやっと最近になってのことである。モバイルオペレータがかれらの３Ｇモバイルネットワークを構築しつつある間に、Ｗｉ−Ｆｉの世界では多くの変化が静かに進行していた。Ｗｉ−Ｆｉは、ラップトップやコンピュータオペレーティングシステムに組み込まれた単純なユーザインターフェースのほぼユビキタスなＷｉ−Ｆｉの組み込みによってＷｉ−Ｆｉはテークオフし始めた。今日、スマートフォン、タブレット、カメラおよびゲームコンソールを含むほぼすべてのパーソナルモバイル装置がＷｉ−Ｆｉ可能となっている。モバイルオペレータは、かれらがヘビーなデータトラヒックの一部を軽減するために混雑した領域においてＷｉ−Ｆｉを利用することが可能であることを認識した。一時的な混雑の軽減とカスタマー経験の改善に加えて、Ｗｉ−Ｆｉは、かれらのネットワーク展開とオペレーションの全体的経済性を改善することができる。モバイルと有線（ワイヤライン）ブロードバンドネットワークの両方を構築し操業する大手テレコムプロバイダとして、これらのオペレータは、通常かれら自身のＷｉ−Ｆｉネットワークを有している。この目的のために、そのような地域、全国的、更にはグローバルなＷｉ−Ｆｉネットワークさえも構築するためにモバイルオペレータによって多数のＷｉ−Ｆｉルータ（アクセスポイント）が使用されている。この発展によって、Ｗｉ−Ｆｉルータの数とＷｉ−Ｆｉカバーエリア全体は急速に増大しているが、遥かに速いデータ転送速度を提供し、接続されたデバイスに広いネットワークカバー範囲を可能にするＬＴＥ技術をもっと利用することがますます必要とされている。

欧州特許出願公開第２５２３５２７号明細書は、ワイドバンドワイヤレスアクセスモジュールと、ユーザがワイパーローカルエリアネットワークにアクセスことを可能にするように構成された、埋め込み式オペレーティングシステムモジュールと、電源供給モジュールとを備えるワイヤレスルーティング装置を記載している。前記ワイドバンドワイヤレスアクセスモジュールは、ＧＰＲＳやＣＤＭＡ等の様々なモジュールとすることができる。

独国特許出願公開第２０２０１３１０４８８０号明細書は、ルーティング装置とプラグイン接続によってシステムに接続可能なワイヤレストランシーバとを備える拡張可能ルーティングシステムを記載している。

欧州特許出願公開第２５２３５２７号明細書独国特許出願公開第２０２０１３１０４８８０号明細書

本発明の課題は、改良されたワイヤレスルータ、特に、Ｗｉ−Ｆｉルータ、を提供することにある。

本発明のもう一つの課題は、既存のＷｉ−ＦｉルータがＬＴＥ周波数帯域で作動することを可能にすることにある。

本発明の更に別の課題は、既存のＷｉ−ＦｉルータがＬＴＥ周波数帯域で作動することを可能にし、そのＷｉ−Ｆｉ周波数帯域とＬＴＥ周波数帯域との間のカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を可能な限り最小限にすることにある。

これらの課題の少なくとも１つは、前提部に記載のワイヤレスルータであって、Ｗｉ−Ｆｉ周波数帯域で作動するのに適する少なくとも１つの第１アンテナを有し、当該第１アンテナは、グランドプレーンと第１プロービング構造とを含み、前記少なくとも１つの第１アンテナの前記グランドプレーンは少なくとも１つの第２アンテナの第２プロービング構造を取り付けるように構成され、更に、前記ルータは、前記第１アンテナの前記グランドプレーンに対するアドオンとして取り付けられる、ＬＴＥ周波数帯域で作動するのに適した少なくとも１つの第２アンテナを有し、前記第２アンテナの第２プロービング構造は、前記少なくとも１つの第２アンテナの前記ＬＴＥ周波数帯域での作動を可能にするためのグランドプレーンとして機能するべく前記第１アンテナの前記グランドプレーンに接続されている。ＬＴＥ（ロング・ターム・エボルーション：ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、世界中の研究者および開発エンジニアが共同ＬＴＥ無線アクセス標準化の取り組みに参加しているグローバル４Ｇ標準である。ＬＴＥ標準はＧＰＲＳ／ＵＭＴＳネットワークと密に一体化しており、ＵＭＴＳ用の無線アクセス技術とネットワークの進化である。

既存のおそらくは既に使用されているＷｉ−Ｆｉルータに対するアドオンユニットとして、ＬＴＥ周波数帯域で作動するように構成された少なくとも１つの第２アンテナを追加することによって、前記Ｗｉ−Ｆｉルータに、ＬＴＥルータとしての機能を追加することが可能となる。この有利な機能の追加は、前記第２アンテナを前記第１アンテナ（Ｗｉ−Ｆｉアンテナ）のグランドプレーンに対してアドオンユニットとして取り付け、それによって、前記第１アンテナの前記グランドプレーンが前記少なくとも１つの第２アンテナ（ＬＴＥアンテナ）のためのグランドプレーンとしても機能するようにすることによって効率的に実現される。つまり、前記少なくとも１つの第１アンテナの前記グランドプレーンは、前記少なくとも１つの第１アンテナと前記少なくとも１つの第２アンテナとの両方のための共通のグランドプレーンになる。つまり、その概念は、既存のＷｉ−Ｆｉルータに、後で、即ち、製造後において、追加のＬＴＥ機能性を比較的効率的に提供するというものである。この解決構成は、既存のＷｉ−ＦｉルータをＷｉ−ＦｉとＬＴＥ技術との両方を有する新たなルータによって完全に置き換えることと比較して遥かに安価である。

好ましくは、前記少なくとも１つの第１アンテナと前記少なくとも１つの第２アンテナとは、互いに距離を置いて配置されている。このようにすることで、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間のカップリング（電磁的干渉）を、特に、作動中に使用される周波数帯域において、低減することが可能となり、その結果、全体の性能を大幅に改善することが可能となる。前記異なるアンテナ、具体的には、前記第１アンテナと前記第２アンテナの前記プロービング構造を互いの照準（ｓｉｇｈｔ）にある電磁線から外して配置することによって、この性能を更に改善することができる。

前記共通（共有）グランドプレーンは、フラットであっても、或いは、曲面および／又は角のある面等の湾曲したもののいずれでもよい。一般に、導電性のグランドプレーンは、金属および／又は導電性ポリマから形成される。前記グランドプレーンの形状と寸法は、それぞれの状況に依存する。一般に、その厚みが制限され、その結果、グランドプレーンはプレート又はディスクを形成するものとなる。

前記第２アンテナ（ＬＴＥアンテナ）は、前記第１アンテナの前記グランドプレーンに取り外し可能に取り付けられる。この取り外し可能接続によって、たとえば、前記第２アンテナを同じ又は別のタイプの別の第２アンテナに置き換える場合等の第２アンテナの容易な取り外しが可能となる。製造後アドオンユニットとしての、前記少なくとも１つの第２アンテナの取り外し可能な取り付けは、その接続を逆転させて前記第２アンテナ（単数又は複数）の接続解除を可能にする機械的接続構造を採用することによって実現することができる。そのような機械的接続構造の実施例としては、スナップ式の取り付け接続構造、バヨネット接続構造、ネジ接続構造および／又は代替固定接続構造がある。一般に、前記少なくとも１つの第２アンテナを取り付けた支持構造（取り付けブラケット）は、前記第１アンテナ（単数又は複数）の前記グランドプレーンに、接続、好ましくは取り外し可能に接続される。この接続によって、前記第１アンテナ（単数又は複数）と前記第２アンテナ（単数又は複数）を取り付けた前記支持構造との間の前記第２アンテナ（単数又は複数）の性能のために好適なものとすることが可能な電気接続を確立することが可能となる。

好適実施例において、前記グランドプレーンは、少なくとも部分的に、そして好ましくは実質的に完全に、前記第２プロービング構造を包囲するための少なくとも１つの受け入れ空間を有する。前記第２プロービング構造を前記グランドプレーンによって包囲することによって前記第２アンテナの放射性能が高まる。

好ましくは、前記第２プロービング構造はモジュールの一部を形成し、これにより、当該モジュールは前記第２プロービング構造を含めて前記グランドプレーンから離間配置される。このように構成することで、前記第２アンテナの性能にとって好ましい絶縁空間を、前記グランドプレーンと前記モジュールとの間に形成することが可能となる。この絶縁空間は（大気の）空気によって満たすことができる。又、少なくとも１つの絶縁部材、たとえばＯ−リングを、この絶縁空間に設けることも考えられる。そのような絶縁材用の好適な材料の具体例としてはフォーム（発泡材）、ガラス、セラミック、紙、ゴムがある。

前記モジュールは、一般的に、前記第２プロービング構造を収納する絶縁ハウジングから成る。当該ハウジングは、一般にポリマ材から形成され、少なくとも部分的に電磁レンズ、特に誘電共振器として機能するのに適したものとして構成される。前記ハウジングは、更に、前記第２プロービング構造を保護し、前記第２アンテナに所望の強度を与える。好ましくは、前記第２アンテナの前記共振器の上面と前記グランドプレーンとは互いに角度を挟む（空けている）（ｍａｔｕａｌｌｙｅｎｃｌｏｓｅａｎａｎｇｌｅ）。この上面は、実質的にフラット又は湾曲したものとすることができる。実質的にフラットな傾斜の場合、その傾斜は、好ましくは、前記グランドプレーンの最も近い（外側）周縁の方向での下向きであって、前記グランドプレーンの中心から離れる方向に放射状に向かい、前記第２アンテナとルータの単数又は複数のその他のアンテナとの間のカップリングを減少させる。湾曲した上面の場合、当該上面の前記グランドプレーンに対する傾斜角度は、少なくとも一つの方向において変化するものとなる。更にこの場合、前記傾斜は、前記グランドプレーンの最も近い（外側）周縁の方向での下向きとなり、前記グランドプレーンの中心から離れる方向に放射状に向かう。この実施例において、更に、前記グランドプレーンの上述した周縁の方向における前記傾斜角度を増加させることが更に好ましい。前記モジュールのハウジングの上面の向きの如何に拘らず、前記共振器の一部が前記グランドプレーンの上面の下に位置するこが好ましく、これは、放射パターンの改善、さらには、前記第２アンテナの性能の改善にも役立つ。

好ましくは、前記ルータは、前記少なくとも１つのアンテナと前記少なくとも１つの第２アンテナとの両方に接続された中央管理ユニットを有する。従って、前記第２アンテナは、好ましくは作動されるために前記中央隔離ユニットを利用し、その結果、前記少なくとも１つの第２アンテナを操作するために管理ユニットを別に設ける必要がなくなる。一般に、前記少なくとも１つの第２アンテナの作動を制御することが可能となるために、前記中央管理ユニットにインストールされているソフトウエア（ファームウエア）を再プログラミングすることが望ましい。

前記ルータは、当該ルータにアドオンとして取り付けられた複数の第２アンテナを備えるものとすることも考えられる。この複数の第２アンテナ構造は、同じＬＴＥ周波数帯域、又は、互いに異なるＬＴＥ周波数帯域で作動するのに適したものとなりうる。この後者の場合、一つの第２アンテナは、２．１ＧＨｚの周波数帯域で作動するのに適したものとし、同じグランドプレーンに取り付けられる別の第２アンテナは、２．５ＧＨｚの周波数帯域で作動するのに適したものとすることができる。これらの第２アンテナは、これら第２アンテナを取り付けた支持構造によって互いに接続することができる。この支持構造は、一般的に、好ましくは金属から成り、前記少なくとも１つの第１アンテナの前記グランドプレーンに取り付け可能な、プレート又は細片である。このようにして、既存のＷｉ−Ｆｉルータに対して取り付けるための別体ユニットとして市販することが可能な複数の第２アンテナのアセンブリが形成される。

本発明は、更に、本発明のルータに使用される第２アンテナ（ＬＴＥアンテナ）に関し、前記第１アンテナの前記グランドプレーンにアドオンとして取り付け可能な第２プロービング構造を有し、前記第２アンテナの第２プロビング構造は、前記第１アンテナの前記グランドプレーンに接続されて、前記少なくとも１つの第２アンテナのためのグランドプレーンとして機能するように構成されている。そのような第２アンテナと種々の実施例の利点については既に説明したとおりである。既に示したように、前記第２プロービング構造は、好ましくはモジュールの一部を構成し、前記モジュールは、前記グランドプレーンの受け入れ空間内に少なくとも部分的に位置するように構成され、前記モジュールは前記グランドプレーンにアドオンとして取り付け可能である。前記モジュールは、好ましくは前記第２プロービング構造を実質的に包囲する少なくとも１つのハウジング、好ましくは共振器を有する。より好ましくは、前記共振器は、少なくとも１つの内側ケーシングと、当該内側ケーシングを包囲する少なくとも１つの外側ケーシングとを有し、ここで前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとは異なる材料、一般的には異なるポリマ材から形成されている。これらの異なる材料は、通常、異なる（所望の）材料特性を示す。一好適実施例において、前記内側ケーシングの誘電率は前記外側ケーシングの誘電率よりも大きい。より好ましくは、前記内側ケーシングの誘電率は６〜８であり、前記外側ケーシングの誘電率は２〜４である。これらの誘電率特性を有する包囲ケーシングを使用することにより、前記第２アンテナが２．１；２．５および２．６ＧＨｚの周波数帯域で作動するのに適している場合、有利な性能が得られる。別の周波数帯域、たとえば３．５ＧＨｚでの作動が望まれる場合には、前記内側ケーシングの誘電率が前記外側ケーシングの誘電率よりも小さくなるように、前記内側ケーシングと外側ケーシングとの材料を逆転することが一般的により好適である。前記外側ケーシングは、難燃材で形成および／又は被覆することができる。この目的のために、前記外側ケーシングを包囲する別の難燃カバーを使用することが考えられる。火災の場合、この難燃材が火災の広がりを抑制又は遅延させる。前記内側ケーシングの断面がひし形又は凧形状に実質的に類似の断面を有することが好適であることが判った。ユークリッド幾何学において、ひし形（◇）とは、その四辺がすべて同じ長さを有する単純な（非自己交叉）等辺四辺形である。ひし形はしばしばダイヤモンド形とも呼ばれる。一般に、その内の一つが対称線である垂直な対角線を備えるすべてのひし形が凧形である。すべてのひし形は凧形であり、凧形でかつ平行四辺形でもあるすべての平行四辺形がひし形である。この種の形状は、第２アンテナとこの第２アンテナが取り付けられるルータとの両方の極めて優れた結果をもたらすことが証明されている。

一好適実施例において、前記第２アンテナは、Ｗｉ−Ｆｉ関連周波数帯域における比較的良好な挿入損失と、ＬＴＥ関連周波数帯域における比較的少ない挿入損失とを確保するバンドパスフィルタを含む。この目的のために、前記バンドパスフィルタは、プリントバンドパスフィルタによって形成することができる。このタイプのバンドパスフィルタによって比較的コンパクトな構造が得られ、従って比較的効率的になる。このタイプのバンドパスフィルタの実施例は、マイクロストリップバンドパスフィルタ、ストリップラインバンドパスフィルタ、共平面導波路バンドパスフィルタを含む。

前記第２アンテナは、好ましくは、スマートフォン、ＰＤＡ、ラップトップ等のワイヤレスデバイスをインターネット又はその他のネットワークに接続するために最も一般的に使用される２．１ＧＨｚおよび／又は２．６ＧＨｚのＬＴＥ周波数帯域での動作に適したものとされる。

本発明は、更に、本発明による第２アンテナを複数と、そして、当該第２アンテナを、本発明によるルータで使用するべく相対距離を置いて取り付けるための少なくとも１つの支持構造とを有するアセンブリにも関し、前記支持構造は、前記ルータの前記第１アンテナの前記グランドプレーンに取り付けられるように構成され、前記第２アンテナの第２プロビング構造は、前記第１アンテナの前記グランドプレーンに接続されて、前記少なくとも１つの第２アンテナのためのグランドプレーンとして機能するように構成されている。前記支持構造は、前記第２アンテナを取り付けたブラケット又はブリッジとして機能する。前記支持構造は、プレート、特に導電性プレート又は細片、特、導電性細片によって形成される。前記支持構造は、当該支持構造を前記第１アンテナ（単数又は複数）の前記グランドプレーンに直接的又は間接的に取り付けるためのネジ又はネジ穴などの単数又は複数の固定部材を備えることができる。最終的に、前記支持構造は、電線管および電気コネクタ等の電子装置を貫通案内するための単数又は複数の穴を備える。

次に、本発明を、下記の図面に示された非限定的例示的実施例を元に説明する。

本発明によるワイヤレスルータの斜視図図１のワイヤレスルータの分解状態の斜視上面図図１および図２に図示されたルータに使用される分解状態の第２アンテナの斜視図図３に示した第２アンテナの図図３に示した第２アンテナの図図３に示した第２アンテナの図図３に示した第２アンテナの図図１および図２に図示のルータに使用される図３−４ａの複数の第２アンテナのアセンブリ上記図面のＬＴＥアンテナのアセンブリの斜視背面図図１のルータの背面図前記図面に示した第２アンテナの、２．１４５ＧＨｚでの様々な方向の放射パターンの概観前記図面に示した、ルータの第１アンテナと第２アンテナとのカップリングが可視化されたチャート本発明によるルータに使用される、アンテナの分離相互配置のための、Ｗｉ−ＦｉアンテナとＬＴＥアンテナとの間の、測定絶縁特性の図示

図１は、本発明によるワイヤレスルータ１００の斜視図を図示している。具体的には、図示されている前記ルータ１００は、４本のＷｉ−Ｆｉアンテナ１０２（第１アンテナ）を含む、製造済みの、即ち既存のＷｉ−Ｆｉルータ１００と、このルータ１００に後で取り付けられた２本のＬＴＥアンテナ１０３（第２アンテナ）とのアセンブリである。前記ワイヤレスルータ１００は、データをパスするために、ＬＡＮ，ＷＡＮ等のワイヤレスセグメントのためのアクセスポイントとして機能する。前記ワイヤレスルータ１００は、前記Ｗｉ−Ｆｉアンテナ１０２によって、ＩＥＥＥ基準に適合する８０２．ｘベースＷＬＡＮインフラストラクチュアとのＷＬＡＮを可能にする。前記Ｗｉ−Ｆｉアンテナ１０２は、２．４ＧＨｚ、５ＧＺｚを含む様々な帯域で作動可能であり、スペクトル拡散技術を内蔵している。送信速度は、１１ＭＰｓ（８０２．１１ｂの場合）から５４ＭＰｓ（８０２．１１ｇの場合）、４５０ＭＰｓ（８０２．１１ｎの場合）、３ＧＰｓ（８０２．１１ａｃの場合）の範囲とすることができ、全二重通信又は半二重通信モードで作動することができる。前記ワイヤレスルータ１００は、前記ＬＴＥアンテナ１０３によって、少なくとも１つのＬＴＥ周波数帯域での通信を可能にする。前記ＬＴＥアンテナ１０３のうちの少なくとも１つは、２．１ＧＨｚのＬＴＥ周波数帯域での作動に適するように構成される。他のアンテナ１０３も２．１ＧＨｚの同じＬＴＥ周波数帯域で作動するように構成することが可能であるが、前記第２ＬＴＥアンテナ１０３が、２．６ＧＨｚ等の別のＬＴＥ周波数帯域で作動するように構成することも可能である。図示はされないが、前記ワイヤレスルータ１００はバスとメモリに電気通信するプロセッサを有し、これは集合的に参照符号１０４によって言及される。前記プロセッサは、ソフトウエアコードを実行するためのマイクロプロセッサ、コントローラ等を含むことができる。前記メモリは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、不揮発性メモリ等を含むことができる。管理ネットワークトラヒックにおけるデータの操作とルーティングを可能にするために前記メモリにはオペレーティングシステムがのせられている。当該オペレーティングシステムは、ＩＰ／イーサネット又はＰＰＰｏＥ接続、ＩＰルーティング、ＷＡＮポートＭＡＣ調節、ＤＮＳプロキシ、ダイナミックＤＮＳ，ＤＨＣＰサーバ、ＤＨＣＰ／ＢＯＯＴＰクライエント、ＮＡＴ／ＮＡＰＴ、仮想サーバ、ＤＭＺホスティングを含むブロードバンドゲートウェイ機能をサポートするものとすることができる。前記メモリは、更に、２／３／４アクセス制御、ファイアウォール、パケットフィルタリング、ＤｏＳ防御、侵入防止等のネットワークセキュリティ機構を提供するべくセキュリティアプリケーションを含むものとすることができる。前記ルータは、６４／１２８ビットのキーのＷＥＰ、８０２．１ｘ／ＲＡＤＩＵＳ認証を有するＷＥＰ、８０２．１ｘ／ＲＡＤＩＵＳ認証＆キーマネージメントを有するＷＥＰ、事前共有キーモードを有するＷＰＡを備えるものとすることができる。前記アンテナ１０２，１０３は、全二重通信能力をサポートすることができる。前記ワイヤレスルータ１００は、一般に、更に、熱を周囲空気中に拡散させることによって装置温度を下げるためのヒートシンク（図示せず）を備える。前記ヒートシンクは、熱の衝撃を受ける前記ルータの信号強度増幅器の近傍に配置するか、若しくは、この増幅器に物理的に接続することができる。前記ワイヤレスルータ１００は、更に、有線（ワイヤード）ネットワーク接続を提供するためにワイヤインターフェースを備えることができる。このワイヤインターフェースは、ＬＡＮへのＣＡＴ−５、ツイストペア、同軸等のハードウエア接続を提供するための単数又は複数のポートを備えることができる。前記ルータ１００は、前記ポートを介したネットワークトラフィックを管理するためのイーサネットスイッチを備えることができる。このイーサネットスイッチは、１０／１００Ｍｂｐｓ自動ネゴシエーション、全／半二重自動ネゴシエーション、ＭＤＩ／ＭＤＩ−Ｘクロスオーバ自動検出によって実施することができる。前記ワイヤインターフェースは、ケーブル／ＤＳＬモデム等のブロードバンド接続との電気通信を可能にするためにインターネットアクセスポートを備えることができる。前記ブロードバンド接続は、インターネット通信を可能にするためにイーサネットとブロードバンドとの間で変換を行う。

図１を更に詳細に参照すると、前記Ｗｉ−Ｆｉアンテナ１０２のそれぞれは、Ｗｉ−Ｆｉプロービング構造１０２ａ、具体的には、ＰＩＦＡ構造（平面逆Ｆアンテナ）と、当該プロービング構造１０２ａを包囲するグランドプレーン１０５とを有する。前記グランドプレーン１０５は、共通グランドプレーン又は集合グランドプレーンとも称される共有グランドプレーン１０５として、単一の金属プレートによって形成される。各Ｗｉ−Ｆｉアンテナ１０２の各プロービング構造１０２ａは、前記（単一）グランドプレーン１０５と協働するように構成されている。前記グランドプレーン１０５、前記Ｗｉ−Ｆｉプロービング構造１０２および前記ルータ１００の電子デバイス１０４は、通常はプラスチック等の絶縁材から形成される保護カバー１０６によってカバーされている。前記グランドプレーン１０５と前記カバー１０６との両方は、それぞれ両方のＬＴＥアンテナ１０３を受けるための二つの受け入れ空間１０７を備えている。前記ＬＴＥアンテナ１０３の下側は、図２に図示されているように、金属細片１０８（又はプレート）によって互いに接続されている。各ＬＴＥアンテナ１０３は、その内部にＬＴＥプロービング構造１１０が収納された絶縁ハウジング１０９を有する。このアセンブリは、前記ＬＴＥアンテナ１０３用のモジュールとも称される。前記絶縁ハウジング１０９は、ある程度ブロックされた形状（立方体）であって、これについて以下更に詳しく説明する。前記ハウジング１０９は、前記グランドプレーン１０５から離間して配置されている。

前記ハウジング１０９と前記グランドプレーン１０５との間には、（絶縁）空隙および／又はフォーム材やゴム等の別の絶縁材料を設けることができる。一般に、各絶縁ハウジング１０９は、図２に図示されている保護カバー１１１によってカバーされる。このカバー１１１は、好ましくは難燃性材から形成される。図２は、図１のワイヤレスルータ１００の一部分解状態の斜視上面図であって、互いに接続されたＬＴＥアンテナ１０３の前記アセンブリは既存のＷｉ−Ｆｉルータ１０１から接続解除されている。図２において、前記Ｗｉ−Ｆｉルータ１０１の前記保護カバー１０６の一部は図示されておらず、それによってＷｉ−Ｆｉプロービング構造１０２と前記金属製グランドプレーン１０５とがより良く見えるようになっている。図２においては、更に、前記グランドプレーン１０４の矩形の受け入れ空間１０７もはっきりと図示されている。両ＬＴＥアンテナ１０３を接続する前記金属細片１０８は、前記グランドプレーン１０５の後ろ側に取り付けられ（図６ｂを参照）、この実施例においては、二つの金属ネジ（図示せず）によって取り付けられる。この目的のために、前記金属細片１０８は、前記ネジを受け入れるための二つのネジ穴１１２を備えている。その結果、所望の電気接続が、前記グランドプレーン１０５と前記金属細片１０８との間に形成される。各ＬＴＥアンテナ１０３の前記絶縁ハウジング１０９は、少なくとも部分的に電磁レンズとして機能し、前記レンズは、電気共振器アンテナ（ＤＲＡ）を提供する誘電体共振器とすることができる。トランスミッタ回路によって前記共振器材料の内部へと電波が励起される結果、電磁放射が起こる。前記共振器の壁は、電波に対して部分的に透過性で、電波力が空間内に放射することを許容する。これらの共振レンズには、レンズ内でのエネルギ分散に影響を与える金属部分が無く、従って、従来の金属アンテナよりも損失が少なくより効率的である。組み付け後（図１を参照）は、前記ハウジング１０９の一部分、好ましくは前記レンズが、前記グランドプレーン１０５の上面１０５ａの下方に位置することが好ましく、これによって前記ＬＴＥアンテナ１０３の放射パターンの改善が可能となる。図１に図示されているように、組み立て後、前記ハウジング１０９の（実質的）一部、特に前記レンズは、前記グランドプレーン１０５の前記上面１０５ａに対して延出しており、これによっても前記ＬＴＥアンテナ１０３の放射パターンの改善が可能となる。前記ＬＴＥアンテナ１０３の放射パターンの更なる改善は、とりわけ、前記絶縁（誘電性）ハウジング１０９にそのための設計構造を与えることによって達成することができる。

図１および図２、更に詳細には図３と図４ａ−４ｄとに図示されているように、前記絶縁ハウジング１０９の上面は傾斜形状、具体的には、湾曲形状を有する。前記絶縁ハウジング１０９の前記上面は、前記グランドプレーン１０５の最近傍縁の方向において下方に傾斜している。好ましくは、前記グランドプレーン１０５の上面に対する前記傾斜の角度は、前記グランドプレーン１０５の最近傍縁の方向において増大する。従って、図１に図示されているように、両ＬＴＥアンテナ１０３の上面は互いに離間するように向けられ、これによって、別のアンテナ１０２，１０３（のプロービング構造）に対するＬＴＥアンテナ１０３のカップリング（電磁干渉）を低減し、これにより、前記ルータ１００の前記アンテナ１０２，１０３の性能を改善する。更に図１−４ｄに図示されているように、前記絶縁ハウジング１０９は、外側ケーシング１１３とこの外側ケーシング１１３によって（および前記金属細片１０８によって部分的に）包囲された内側ケーシング１１４とを有している。前記外側ケーシング１１３は、（断面視で）矩形の輪郭を有し、これは別体の蓋１１３ａを備えることができる。当該蓋は、この実施例では約１ｍｍの厚みを有する。当該蓋は、又、前記外側ケーシング１１３と一体に形成して単一のコンポーネントを形成するようにすることも可能である。前記外側ケーシング１１３は、前記内側ケーシング１１４の対応の輪郭によくフィットするためのひし形（平行四辺形）又は凧形を有する受け入れ空間１１５を備えている。凧形は、正確に合致する連続する辺を二対有し、それによって、両方の対向する辺の対は平行になることはできない。この形状はダイヤモンド形ともいう。前記内側ケーシング１１４は、前記金属製ＬＴＥプロービング構造１１０のピン状部分を受け入れるための中央穴１１６を備えている。図３に図示されているように、前記接続細片１０８は、上述したコンポーネント１１０，１１３，１１３ａ，１１４を取り付けるための（金属製）隆起（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）１０８を備えている。前記ＬＴＥプロービング構造１１０は、前記隆起１０８ａの上に位置し、その上で前記内側ケーシング１１４、前記外側ケーシング１１３、および前記蓋１１３ａが前記プロービング構造１１０上に配設されている。前記絶縁外側ケーシング１１３は、好ましくは、たとえばネジによって、前記隆起１１８ａに取り付けられる。この目的のために、前記外側ケーシング１１３は、ネジ穴１１７（図４ａ−４ｄを参照）を備えている。前記外側ケーシング１１３（前記蓋１１３ａを含む）と前記内側ケーシングとは、共に誘電性材料、好ましくはポリマから形成されている。前記内側ケーシング１１４の相対的透磁率は、好ましくは前記外側ケーシングの相対的透磁率よりも高い。より好ましくは、前記内側ケーシング１１４の相対的透磁率は約７であり、これに対して、前記外側ケーシング１１３（前記蓋１１３ａを含む）の相対的透磁率は約３である。これらの値が、前記ＬＴＥアンテナ１０３が２．１ＧＨｚ、２．５ＧＨｚ又は２．６ＧＨｚのＬＴＥ周波数帯域で作動する場合に、有利であることが判った。例えば３．５ＧＨｚ等の他のＬＴＥ周波数帯域が使用される場合には、多くの場合、逆の相対的誘電率が有利であろう。前記ＬＴＥプロービング構造１１０は、好ましくは、前記Ｗｉ−Ｆｉ関連周波数帯域での挿入損失が比較的大きく、前記ＬＴＥ関連周波数帯域での挿入損失が比較的小さくなるように、適当なフィルタリング部と一体化される。そのようなバンドバスフィルタの利用により、前記ＬＴＥアンテナ１０３は、フィルテナ（ｆｉｌｔｅｎｎａ）とも称される。更に、図６ａには、前記金属細片１０８は、電気接続部１１８を前記細片１０８を通して導いてこの電気接続部１１８を前記ルータ１００の前記電子部材１０４に接続することを可能にするための矩形穴１０８ｂを備えていることも図示されている（図５も参照）。前記細片１０８は、保護コーティング１１９を備えることができる。

図７は、２．１４５ＧＨｚで且つ異なる方向（ｘｙ平面、ｘｚ平面、ｙｚ平面）での前の図面に示したＬＴＥアンテナ１０３の送信放射パターン（Ｇ_Ｅ）の概観を図示し、前記ＬＴＥアンテナ１０３の空間（全方向）放射パターンが提供されている。プロット図からわかるように、方位角平面（ｘｙ平面）での前記放射パターンによって特徴付けられるリップルレベルは、約２ｄＢである。前の図面に示した前記ルータ１００の実験テストによって下記の更なる結果が得られた。即ち、実現したゲインのレベル（Ｇ_ｒ）の範囲は約−４〜−１ｄＢであり、全体効率（ｅ_ｔｏｔ）は約４０％である。別のフィルテナ（ｆｉｌｔｅｎｎａ）構成では、効率は約８０％〜９５％の範囲であり、実現されたゲインのピークレベルは、約３．４ｄＢであった。図８は、特に、前記ルータの第１アンテナと第２アンテナとの間のカップリングが前の図面に示したように、可視化されている図を示している。下側の線Ａは、前記ＬＴＥアンテナ（ｆｉｌｔｅｎｎａ）１０３の戻り損失と前記Ｗｉ−Ｆｉアンテナ１０２との間のカップリング係数を表している。様々な周波数における前記フィルテナ（ｆｉｌｔｅｎｎａ）１０３の戻り損失が図の上部に図示され、これは第１下方ピーク（約２．０ＧＨｚ）を有する線Ｂに関連している。前記Ｗｉ−Ｆｉアンテナ１０２（ＰＩＦＡ）の戻り損失も図面の上方に図示され、これは第２下方ピーク（約２．４ＧＨｚ）を有する線Ｃに関する。図から理解されるように、２．４ＧＨｚのＷｉ−Ｆｉ周波数帯域での寄生カップリングレベルは非常に低く、約−５０ｄＢよりも遥かに低い。このことは、前記Ｗｉ−Ｆｉ作動域での電磁干渉を最低限にとどめることができ、同時に、前記ルータ１００の全およびトータルな性能は比較的高いレベルに到達することができ、その結果、本発明による前記ルータ１００は、Ｗｉ−Ｆｉ周波数帯域と近ＬＴＥ周波数帯域との両方において（同時に）作動するのに非常に好適であるということを意味している。同様に、ＬＴＥ帯域での寄生カップリングレベルを、ＬＴＥアンテナシステムによって誘発される干渉レベルによるＷｉ−Ｆｉ電波チャンネルのブロックを回避するために適当な閾値以下にとどまらせることが可能である。

図９は、本発明によるルータに使用される、前記アンテナの特有の相互配置に関する前記Ｗｉ−ＦｉアンテナとＬＴＥフィルテナ（ｆｉｌｔｅｎｎａ）との間の測定された分離特性を図示している。より詳しくは、グラフの縦軸は、放射構造間のカップリングレベル（Ｓ１２）を対数表示（ｄＢ）で表し、水平軸は、作動周波数をＧＨｚ単位で表している。図９の図から理解されるように、前記ＬＴＥおよびＷｉ−Ｆｉ周波数帯域において実験測定されたスプリアスカップリングは、それぞれ大幅に低減されており、より詳しくは、−３２ｄＢおよび−４６ｄＢ以下となっている。この性能は、全体のスループットレベル、従って、ＬＴＥチャンネルとＷｉ−Ｆｉチャンネルとの両方でのサービスの品質を、ルータに組み込まれた同じプラットフォームを共有する前記ＬＴＥアンテナとＷｉ−Ｆｉアンテナとの間の物理的共存によって実質的に影響されないようにするために有用である。

本発明がここに図示、説明した実施例に限定されるものではなく、添付の請求項の範囲内において当該分野の当業者にとって自明な様々なバリエーションが可能なものであることは明白であろう。

この要約は、本開示内の詳細において提供されたこれらの教示内容に対する多くの教示およびバリエーションの網羅的リストとなることなく、本明細書内に開示される概念に対する導入を提供することを意図するものである。従って、この要約の内容は、以下の請求項の範囲を限定するために使用されてはならない。

発明の概念は一連の具体例に例示され、これらの例のいくつかは一つ以上の発明概念を示すものである。個々の発明概念は、特定の一つの具体例に提供される詳細の全部を実施することなく実施することが可能である。当業者は、種々の具体例の例示された発明の概念を互いに組み合わせて特定の用途に給することが可能であることを認識するであろうから、下記の発明概念のすべての可能な組み合わせを提供する必要はない。

ここに開示された教示内容の、その他のシステム、方法および利点は、下記の図面および詳細説明を検討することによって当業者にとって明らかになるであろう。そのような別のシステム、方法、特徴および利点が添付の請求項の範囲内に含まれそれによって保護されるものとして意図される。

Claims

Ｗｉ−Ｆｉ周波数帯域で作動するのに適した少なくとも１つの第１アンテナ（１０２）と、
ＬＴＥ周波数帯域で作動するのに適した少なくとも１つの第２アンテナ（１０３）と、を備えるワイヤレスルータ（１００）であって、
前記第１アンテナ（１０２）は、導電性グランドプレーン（１０５）と第１プロービング構造（１０２ａ）とを有し、少なくとも１つの前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）は、前記少なくとも１つの第２アンテナ（１０３）の第２プロービング構造（１１０）を取り付けられるように構成され、
少なくとも１つの前記第２アンテナ（１０３）は、前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に対してアドオンとして取り付けられるものであり、前記第２アンテナ（１０３）の前記第２プロービング構造（１１０）は、前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に接続されて、少なくとも１つの前記第２アンテナ（１０３）のグランドプレーン（１０５）として機能し、それによって、前記第２アンテナ（１０３）が前記ＬＴＥ周波数帯域で作動するのに適したものとなることを可能にするワイヤレスルータ（１００）。
前記第２アンテナ（１０３）は、前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に取り外し可能に取り付けられている請求項１に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記グランドプレーン（１０５）は、前記第２プロービング構造（１１０）を少なくとも部分的に包囲するための少なくとも１つの受け入れ空間（１１７）を有する請求項１又は２に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記グランドプレーン（１０５）の前記受け入れ空間（１１７）は、前記第２プロービング構造（１１０）を実質的に完全に包囲するように構成されている請求項３に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記第２プロービング構造（１１０）は、モジュールの一部を形成し、前記モジュールは、前記グランドプレーン（１０５）から離間配置されている請求項３又は４に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記第２アンテナ（１０３）の前記モジュールの周部側と前記グランドプレーン（１０５）との間に、少なくとも１つの絶縁部材が設けられている請求項５に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記モジュールは、前記第２プロービング構造（１１０）を実質的に包囲する少なくとも１つの共振器を有し、前記第２アンテナ（１０３）の前記共振器の上面と前記グランドプレーン（１０５）とは互いに対して角度を空けている請求項５又は６に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記モジュールは、前記第２プロービング構造（１１０）を実質的に包囲する少なくとも１つの共振器を有し、当該共振器の一部は前記グランドプレーン（１０５）の上面の下方に位置している請求項５〜７のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記第２アンテナ（１０３）を前記グランドプレーン（１０５）に対して固定するための少なくとも１つの固定部材を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記固定部材の少なくとも一部は、前記グランドプレーン（１０５）のための支持構造の一部を構成する請求項９に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記固定部材は、前記第２プロービング構造（１１０）を前記導電性グランドプレーン（１０５）に電気接続するべく少なくとも部分的に導電性を有する請求項９又は１０に記載のワイヤレスルータ（１００）。
前記第２アンテナ（１０３）は、少なくとも１つのネジによって前記グランドプレーン（１０５）に取り付けられている請求項９〜１１のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）。
少なくとも１つの前記アンテナと少なくとも１つの前記第２アンテナ（１０３）との両方に接続された中央管理ユニットを有する請求項１〜１２のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）。
少なくとも１つの前記第１プロービング構造（１０２ａ）と少なくとも１つの前記第２プロービング構造（１１０）との間の相互配向は、これらプロービング構造（１０２ａ，１１０）が互いの照準にある電磁線から少なくとも部分的に外れて配置されるように構成されている請求項１〜１３のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）。
当該ワイヤレスルータ（１００）にアドオンとして取り付けられた複数の第２アンテナ（１０３）を有する請求項１〜１４のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）。
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）に使用される第２アンテナ（１０３）であって、前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）にアドオンとして取り付け可能な第２プロービング構造（１１０）を有し、前記第２アンテナ（１０３）の前記第２ブローピング構造（１１０）は、前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に接続されて、前記少なくとも１つの第２アンテナ（１０３）のグランドプレーン（１０５）として機能するように構成されている第２アンテナ（１０３）。
前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に対してアドオンとして取り外し可能に取り付け可能である請求項１６に記載の第２アンテナ（１０３）。
当該第２アンテナ（１０３）と前記グランドプレーン（１０５）との間のスナップ式の取り付け接続を実現するように構成された少なくとも１つのスナップ部材を備えている請求項１６又は１７に記載の第２アンテナ（１０３）。
少なくとも１つのネジによって前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に取り付けられるように構成されている請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記第２プロービング構造（１１０）は、モジュールの一部を構成し、前記モジュールは、前記グランドプレーン（１０５）の受け入れ空間（１１７）内に部分的に位置するように構成され、前記モジュールは前記グランドプレーン（１０５）にアドオンとして取り付け可能である請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記モジュールは、前記第２プロービング構造（１１０）を実質的に包囲する少なくとも１つの共振器を有する請求項２０に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記共振器は、少なくとも１つの内側ケーシングと当該内側ケーシングを包囲する少なくとも１つの外側ケーシングとを有し、前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとは異なる材料から形成されている請求項２１に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記内側ケーシングの誘電率は、前記外側ケーシングの誘電率よりも高い請求項２２に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記モジュールの外側、好ましくは前記外側ケーシングは、難燃材から形成されている請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記内側ケーシングの断面は、ひし形又は凧形に実質的に類似した形状を有する請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記モジュールは、前記グランドプレーン（１０５）から離間して位置するように構成されている請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記モジュールの周面は、当該モジュールと前記グランドプレーン（１０５）との間の絶縁を提供するべく少なくとも１つの絶縁部材を備えている請求項２６に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記Ｗｉ−Ｆｉ関連周波数帯域における比較的良好な挿入損失と前記ＬＴＥ関連周波数帯域における比較的小さな挿入損失とを確保するためのバンドパスフィルタを有する請求項１６〜２７のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記バンドパスフィルタは、前記第２プロービング構造（１１０）の幾何学形状の一体部分を構成する請求項２８に記載の第２アンテナ（１０３）。
前記バンドパスフィルタは、細片ラインバンドパスフィルタによって形成されている請求項２８又は２９に記載の第２アンテナ（１０３）。
２．１ＧＨｚおよび／又は２．６ＧＨｚのＬＴＥ周波数帯域で作動するのに適している請求項１６〜３０のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）。
請求項１６〜３１のいずれか一項に記載の第２アンテナ（１０３）の複数組と、これら第２アンテナ（１０３）を請求項１〜１５のいずれか一項に記載のワイヤレスルータ（１００）に使用するべく離間して取り付けるための少なくとも１つの支持構造と、を有するアセンブリであって、前記支持構造は、前記ワイヤレスルータ（１００）の前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に取り付けられるように構成され、少なくとも１つの第２アンテナ（１０３）の第２ブローピング構造（１１０）は、前記第１アンテナ（１０２）の前記グランドプレーン（１０５）に接続されて、前記少なくとも１つの第２アンテナ（１０３）のグランドプレーン（１０５）として機能するように構成されているアセンブリ。
前記支持構造は、プレート、特に、導電性プレートによって形成されている請求項３２に記載のアセンブリ。