JP7162403B2 - プローブ給電誘電体共振器アンテナを有する電子デバイス - Google Patents

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Description

本出願は、２０１９年２月２８日に出願された米国特許出願第１６／２８９，４５９号の優先権を主張し、当該米国特許出願を参照することによりその全体を本明細書に援用する。
本出願は、一般的には、電子デバイスに関し、より具体的には、無線回路を有する電子デバイスに関する。
電子デバイスは、多くの場合、無線回路を含む。例えば、セルラー電話、コンピュータ、及び他のデバイスは、無線通信をサポートするためのアンテナ及び無線送受信機を含むことが多い。
ミリ波通信帯域及びセンチ波通信帯域での無線通信をサポートすることが望ましいことがある。ミリ波通信（極高周波（extremely high frequency、ＥＨＦ）通信と呼ばれることもある）及びセンチ波通信は、約１０～３００ＧＨｚの周波数での通信を伴う。これらの周波数での動作は、高帯域幅をサポートすることができるが、著しい困難を引き起こすことがある。例えば、ミリ波通信帯域及びセンチ波通信帯域における高周波数通信の特徴の１つは、様々な媒体を介した信号伝搬中の大きな減衰及び／又は歪みである。加えて、導電性電子デバイス部品の存在は、ミリ波通信及びセンチ波通信を処理するための回路を電子デバイスへ組み込むことを困難にしうる。
したがって、ミリ波通信及びセンチ波通信をサポートする無線回路などの、改善した無線回路を有する電子デバイスを提供できることが望ましいであろう。
電子デバイスは、筐体、ディスプレイ、及び無線回路を備えることができる。筐体は、デバイスの周囲に延びる周囲導電性筐体構造体を含んでもよい。ディスプレイは、周囲導電性筐体構造体に実装されるディスプレイカバー層を含んでもよい。無線回路は、１０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの１つ以上の周波数帯域で高周波信号を伝達するフェーズドアンテナアレイを含んでもよい。フェーズドアンテナアレイは、デバイス内のディスプレイカバー層又は他の誘電体カバー層を介して高周波信号を伝達してもよい。
フェーズドアンテナアレイは、プローブ給電誘電体共振器アンテナを含んでもよい。各プローブ給電誘電体共振器アンテナは、周囲の誘電体基板内に埋め込まれた比較的高い誘電率材料の列から形成された誘電体共振要素を含んでもよい。誘電体共振要素は、フレキシブルプリント回路に実装されてもよい。給電プローブは、誘電体共振要素の側壁上にパターン化された導電性トレースのパッチから形成することができる。給電プローブは、フレキシブルプリント回路上の高周波伝送線に結合されてもよい。給電プローブは、誘電体共振要素の電磁共振モードを励起することができる。励起されると、誘電体共振要素は、ディスプレイカバー層を介して高周波信号を放射することができる。誘電体共振要素は、比較的小さい横方向フットプリントを呈することができる。これにより、フェーズドアンテナアレイの誘電体共振要素は、ディスプレイ用のディスプレイモジュールと周囲導電性筐体構造体との間の比較的狭い空間内に実装することが可能になり得る。
所望であれば、追加の給電プローブを、誘電体共振要素の直交する側壁に実装することができる。各給電プローブは、異なる線形偏波を用いて高周波信号を伝達することができる。フレキシブルプリント回路は、接地トレースを含んでもよい。所望であれば、接地トレースは、誘電体共振要素と重なり合うスロットを画定することができる。スロットの幅、給電プローブの寸法、及び／又は伝送線スタブを使用して、高周波伝送線のインピーダンスを誘電体共振要素のインピーダンスと整合させることができる。
フェーズドアンテナアレイは、第１及び第２のセットのプローブ給電誘電体共振器アンテナを含んでもよい。第１のセット内の各アンテナは、誘電体共振要素と、直交線形偏波を用いて第１の周波数帯域で高周波信号を伝達するための第１及び第２の給電プローブとを含むことができる。第２のセット内の各アンテナは、誘電体共振要素と、直交偏波を用いて第２の周波数帯域で高周波信号を伝達するための第１及び第２の給電プローブとを含むことができる。プローブ給電誘電体共振器アンテナが占有する横方向エリアは、パッチアンテナ又はスロットアンテナなどの他の種類のアンテナよりも小さいので、第１及び第２のセットからのプローブ給電誘電体共振器アンテナは、フェーズドアンテナアレイにわたってインターリーブされたパターンで配置されてもよい。
いくつかの実施形態に係る、例示的な電子デバイスの斜視図である。
いくつかの実施形態に係る、電子デバイスの例示的な回路の模式図である。
いくつかの実施形態に係る、例示的な無線回路の概略図である。
いくつか実施形態に係る、信号のビームを方向付けるために、制御回路を使用して調整されてもよい例示的なフェーズドアンテナアレイを示す図である。
いくつかの実施形態に係る、電子デバイスの異なる側を介して放射するフェーズドアンテナアレイを有する、例示的な電子デバイスの側断面図である。
いくつかの実施形態に係る、電子デバイスの中に実装され得る例示的なプローブ給電誘電体共振器アンテナの側断面図である。
いくつかの実施形態に係る、複数の偏波をカバーするための例示的なプローブ給電誘電体共振器アンテナの斜視図である。
いくつかの実施形態に係る、接地トレース内の開口部と重なり合う例示的なプローブ給電誘電体共振器アンテナの側断面図である。
いくつかの実施形態に係る、接地トレースの開口部と重なり合う例示的なプローブ給電誘電体共振器アンテナの上視図である。
いくつかの実施形態に係る、同じ周波数及び異なる偏波を処理するためのインターリーブされたプローブ給電誘電体共振器アンテナを有する、例示的なフェーズドアンテナアレイの上視図である。
いくつかの実施形態に係る、異なる周波数及び偏波を処理するためのインターリーブされたプローブ給電誘電体共振器アンテナを有する、例示的なフェーズドアンテナアレイの上視図である。
いくつかの実施形態に係る、異なる周波数を処理するための、インターリーブされた二偏波型のプローブ給電誘電体共振器アンテナを有する例示的なフェーズドアンテナアレイの上視図である。
いくつかの実施形態に係る、周囲導電性筐体構造体内のノッチと位置合わせされたプローブ給電誘電体共振器アンテナを有する例示的な電子デバイスの上視図である。
いくつかの実施形態に係る、ディスプレイモジュール内のノッチと位置合わせされたプローブ給電誘電体共振器アンテナを有する例示的な電子デバイスの上視図である。
図１の電子デバイス１０などの電子デバイスは、無線回路を含むことができる。無線回路は、１つ以上のアンテナを含むことができる。アンテナは、ミリ波信号及びセンチ波信号を使用して無線通信を実行するために使用されるフェーズドアンテナアレイを含んでもよい。極高周波（extremely high frequency、ＥＨＦ）信号と呼ばれることもあるミリ波信号は、約３０ＧＨｚを上回る周波数で（例えば、６０ＧＨｚ、又は約３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの他の周波数で）伝搬する。センチ波信号は、約１０ＧＨｚ～３０ＧＨｚの周波数で伝搬する。所望であれば、デバイス１０はまた、衛星航法システム信号、セルラー電話信号、無線ローカルエリアネットワーク信号、近距離通信、光に基づく無線通信、又は他の無線通信を処理するためのアンテナを含むこともできる。
電子デバイス１０は、ポータブル電子デバイス又は他の適切な電子デバイスであってもよい。例えば、電子デバイス１０は、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、腕時計デバイスなどの幾分小さなデバイス、ペンダントデバイス、ヘッドフォンデバイス、イヤピースデバイス、又は他のウェアラブル若しくはミニチュアデバイス、セルラー電話などのハンドヘルドデバイス、メディアプレーヤ、又は他の小型ポータブルデバイスであってもよい。デバイス１０はまた、セットトップボックス、デスクトップコンピュータ、それにコンピュータ若しくは他の処理回路が統合されたディスプレイ、統合されたコンピュータを有しないディスプレイ、キオスク、ビル、若しくは車両に組み込まれた無線アクセスポイント、無線基地局、電子デバイス、又は他の適切な電子機器であってもよい。
デバイス１０は、筐体１２などの筐体を含むことができる。ケースと呼ばれることもある筐体１２は、プラスチック、ガラス、セラミック、繊維複合材、金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、など）、他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせから形成され得る。いくつかの状況では、筐体１２の一部は、誘電体又は他の低導電性材料（例えば、ガラス、セラミック、プラスチック、サファイア、など）から形成され得る。他の状況では筐体１２、又は筐体１２を構成する構造体の少なくとも一部は、金属要素から形成され得る。
所望であれば、デバイス１０は、ディスプレイ１４などのディスプレイを有することができる。ディスプレイ１４は、デバイス１０の前面に実装され得る。ディスプレイ１４は、容量性タッチ電極を組み込んだタッチスクリーンであってもよい、又はタッチ非感知であってもよい。筐体１２の後面（すなわち、デバイス１０の前面の反対側のデバイス１０の面）は、後部筐体壁１２Ｒ（例えば、平面筐体壁）などの実質的に平面状の筐体壁を有してもよい。後部筐体壁１２Ｒは、後部筐体壁を完全に貫通する、したがって筐体１２の一部分を互いから離すスロットを有することができる。後部筐体壁１２Ｒは、導電性部分及び／又は誘電部分を含むことができる。所望であれば、後部筐体壁１２Ｒは、薄い層で覆われた平面金属層を含んでも、あるいはガラス、プラスチック、サファイア若しくはセラミックなどの誘電体のコーティングを含んでもよい。筐体１２は、筐体１２を完全には貫通しない浅い溝も有してもよい。スロット及び溝は、プラスチック又は他の誘電体で充填され得る。所望であれば、（例えば、全体を通るスロットによって）互いに離れている筐体１２の一部分は、内部導電性構造体（例えば、スロットを橋渡しする金属薄板又は他の金属部材）によって接合されてもよい。
筐体１２は、周囲構造体１２Ｗなどの周囲筐体構造体を含んでもよい。本明細書では、周囲構造体１２Ｗの導電性部分と後部筐体壁１２Ｒの導電性部分とは、筐体１２の導電性構造体と総称され得る。周囲構造体１２Ｗは、デバイス１０及びディスプレイ１４の周りに延びることができる。デバイス１０及びディスプレイ１４が４つの縁部を有する矩形形状を有する構成では、周囲構造体１２Ｗは、（一例として）４つの対応する縁部を有する矩形リング形状を有し、かつ、デバイス１０の後部筐体壁１２Ｒから前面まで延びる周囲筐体構造体を使用して実装され得る。周囲構造体１２Ｗ又は周囲構造体１２Ｗの一部は、所望であれば、ディスプレイ１４のベゼル（例えば、ディスプレイ１４の４つの側部全てを取り囲み、及び／又はディスプレイ１４をデバイス１０に保持するのに役立つ装飾用トリム）として機能を果たすことができる。所望であれば、周囲構造体１２Ｗは、（例えば、垂直側壁、湾曲側壁などを有する金属バンドを形成することによって）デバイス１０の側壁構造体も形成することができる。
周囲構造体１２Ｗは、金属などの導電性材料から形成されてもよく、したがって、（例として）周囲導電性筐体構造体、導電性筐体構造体、周囲金属構造体、周囲導電性側壁、周囲導電性側壁構造体、導電性筐体側壁、周囲導電性筐体側壁、側壁、側壁構造体、又は周囲導電性筐体部材と呼ばれることもある。周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、ステンレス鋼、アルミニウム、又は他の適切な材料などの金属から形成されてもよい。１つ、２つ、又は２つよりも多い別個の構造体が、周囲導電性筐体構造体１２Ｗを形成する際に使用されてもよい。
周囲導電性筐体構造体１２Ｗが均一な断面を有する必要はない。例えば、所望であれば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗの上部は、ディスプレイ１４を適所に保持するのに役立つ内向きに突出した棚部を有してもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗの下部も、拡大されたリップを（例えば、デバイス１０の後面の平面内に）有してもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、実質的に直線状の垂直側壁を有してもよく、湾曲側壁を有してもよく、又は他の適切な形状を有してもよい。いくつかの構成（例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗがディスプレイ１４のベゼルとして機能する場合）においては、周囲導電性筐体構造体１２Ｗが筐体１２のリップの周りに延びていてもよい（すなわち、周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、筐体１２のディスプレイ１４を取り囲む縁部のみを覆い、筐体１２の側壁の残りの部分は覆わなくてもよい）。
後部筐体壁１２Ｒは、ディスプレイ１４に対して平行な平面内に位置してもよい。後部筐体壁１２Ｒの一部又は全部が金属から形成されているデバイス１０の構成では、周囲導電性筐体構造体１２Ｗの一部を、後部筐体壁１２Ｒを形成する筐体構造体の一体部分として形成することが望ましい可能性がある。例えば、デバイス１０の後部筐体壁１２Ｒは、平面金属構造体を含んでもよく、筐体１２の側部の周囲導電性筐体構造体１２Ｗの一部分は、平面金属構造体の平坦な又は湾曲した垂直に延びる一体の金属部分として形成されてもよい（例えば、筐体構造体１２Ｒ及び１２Ｗは、一体型構成の金属の連続部品から形成されてもよい）。このような筐体構造体は、所望であれば、金属のブロックから機械加工されてもよく、及び／又は一緒に組み立てられて筐体１２を形成する複数の金属片を含んでもよい。後部筐体壁１２Ｒは、１つ以上、２つ以上、又は３つ以上の部分を有してもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗ及び／又は後部筐体壁１２Ｒの導電性部分は、デバイス１０の１つ以上の外面（例えば、デバイス１０のユーザから見える面）を形成してもよく、並びに／あるいはデバイス１０の外面を形成しない内部構造体（例えば、ガラス、セラミック、プラスチックなどの誘電材料を含んでもよい薄い装飾層、保護コーティング、及び／又は他のコーティング層などの層で覆われた導電性筐体構造体、あるいはデバイス１０の外面を形成し、及び／又は周囲導電性構造体１２Ｗ及び／若しくは後部筐体壁１２Ｒの導電性部分をユーザの視界から隠すように機能する他の構造体など、デバイス１０のユーザから見えない導電性筐体構造体）を使用して実装されてもよい。
ディスプレイ１４は、デバイス１０のユーザのために画像を表示するアクティブエリアＡＡを形成する画素のアレイを有することができる。例えば、アクティブエリアＡＡは、表示画素のアレイを含んでもよい。画素のアレイは、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）構成要素、電気泳動画素のアレイ、プラズマディスプレイ画素のアレイ、有機発光ダイオード表示画素若しくは他の発光ダイオード画素のアレイ、エレクトロウェッティング表示画素のアレイ、又は他のディスプレイ技術に基づく表示画素で形成されてもよい。所望であれば、アクティブエリアＡＡは、タッチセンサ容量性電極、力覚センサ、又はユーザ入力を収集するための他のセンサなどのタッチセンサを含み得る。
ディスプレイ１４は、アクティブエリアＡＡの縁部のうちの１つ以上に沿って延びる非アクティブ境界領域を有し得る。ディスプレイ１４の非アクティブエリアＩＡは、画像を表示するための画素を含まなくてもよく、筐体１２内の回路構造及び他の内部デバイス構造体と重なり合うことがある。デバイス１０のユーザの視界からこれらの構造体を視界から遮断するために、ディスプレイカバー層の下面又は非アクティブエリアＩＡと重なり合うディスプレイ１４内の他の層を、非アクティブエリアＩＡ内の不透明なマスキング層でコーティングしてもよい。不透明なマスキング層は、任意の好適な色を有し得る。非アクティブエリアＩＡは、アクティブエリアＡＡ内に延在するノッチ８などの陥凹領域を含むことができる。アクティブエリアＡＡは、例えば、ディスプレイ１４用のディスプレイモジュールの横方向エリア（例えば、画素回路、タッチセンサ回路などを含むディスプレイモジュール）によって画定されてもよい。ディスプレイモジュールは、アクティブなディスプレイ回路（すなわち、非アクティブエリアＩＡのノッチ８を形成する）を含まないデバイス１０の上部領域２０内に凹部又はノッチを有してもよい。ノッチ８は、アクティブエリアＡＡによって３つの側面上、及び周囲導電性筐体構造体１２Ｗによる第４の側面上にて囲まれる（画定される）実質的に矩形の領域であってもよい。
ディスプレイ１４は、透明ガラス、透明プラスチック、透明セラミック、サファイア、若しくは他の透明な結晶性材料の層、又は他の透明層（単数又は複数）などの、ディスプレイカバー層を用いて保護されてもよい。ディスプレイカバー層は、平面形状、凸湾曲形状、平面部分及び湾曲部分を有する形状、平面主領域の平面から曲がった部分を有する１つ以上の縁部に囲まれた平面主領域を含むレイアウト、又は他の好適な形状を有し得る。ディスプレイカバー層は、デバイス１０の前面全体を覆うことができる。別の好適な構成では、ディスプレイカバー層は、デバイス１０の前面の実質的に全てを覆っても、又はデバイス１０の前面の一部分のみを覆ってもよい。開口部を、ディスプレイカバー層内に形成することができる。例えば、ボタンを収容するために、開口部をディスプレイカバー層内に形成することができる。また、ノッチ８内のスピーカポート１６又はマイクロフォンポートなどのポートを収容するために、ディスプレイカバー層に開口部を形成してもよい。所望であれば、通信ポート（例えば、オーディオジャックポート、デジタルデータポートなど）、並びに／あるいはスピーカ及び／又はマイクロフォンなどのオーディオ構成要素のためのオーディオポートを形成するために、筐体１２内に開口部を形成してもよい。
ディスプレイ１４は、タッチセンサ用の容量性電極のアレイ、画素をアドレス指定するための導電性ライン、駆動回路、などの導電性構造体を含むことができる。筐体１２は、筐体１２の壁（すなわち、周囲導電性構造体１２Ｗの反対側の側部の間に溶接されるか、又は他の方法で接続された１つ以上の金属部品から形成された実質的に矩形のシート）に広がる、金属フレーム部材及び平面導電性筐体部材（バックプレートと呼ばれることもある）などの内部導電性構造体を含むことができる。バックプレートは、デバイス１０の外部後面を形成してもよく、又はガラス、セラミック、プラスチック、若しくはガラスなどの誘電材料を含み得る薄い装飾層、保護コーティング、及び／若しくは他のコーティングなどの層、又はデバイス１０の外面を形成し、バックプレートをユーザの視界から隠すように機能する他の構造体によって覆われてもよい。デバイス１０は、プリント回路基板、プリント回路基板上に実装された構成要素、及び他の内部導電性構造体などの導電性構造体も含むことができる。デバイス１０内で接地板を形成する際に使用され得るこれらの導電性構造体は、例えば、ディスプレイ１４のアクティブエリアＡＡの下に延びることができる。
領域２２及び２０において、開口部が、デバイス１０の導電性構造体内（例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗと、後部筐体壁１２Ｒの導電性部分、プリント回路基板上の導電性トレース、ディスプレイ１４内の導電性電気構成要素、などの反対側の導電性接地構造体の間）に形成されてもよい。ギャップと呼ばれることがあり得るこれらの開口部は、空気、プラスチック、及び／又は他の誘電体で満たされてもよく、所望であれば、デバイス１０内の１つ以上のアンテナのスロットアンテナ共振要素の形成に使用されてもよい。
デバイス１０内の導電性筐体構造体及び他の導電性構造体は、デバイス１０内のアンテナのための接地板として機能することができる。領域２２及び２０内の開口部は、オープン又はクローズドスロットアンテナ内のスロットとして機能することができ、ループアンテナ内の材料の導電経路によって囲まれた中央誘電領域として機能することができ、ストリップアンテナ共振要素又は逆Ｆアンテナ共振要素などのアンテナ共振要素を接地面から分離するスペースとして機能することができ、寄生アンテナ共振要素の性能に寄与することができ、又は領域２２及び２０内に形成されたアンテナ構造体の一部として他の方法で機能することができる。所望であれば、ディスプレイ１４のアクティブエリアＡＡ及び／又はデバイス１０内の他の金属構造体の下にある接地板は、デバイス１０の端部の一部に延びる部分を有してもよく（例えば、接地が領域２２及び２０内の誘電体充填開口部に向かって延びてもよい）、したがって領域２２及び２０内のスロットが狭められる。
一般に、デバイス１０は、任意の適切な数のアンテナ（例えば、１つ以上、２つ以上、３つ以上、４つ以上、など）を含むことができる。デバイス１０内のアンテナは、細長いデバイス筐体の対向している第１の端部及び第２の端部に（例えば、図１のデバイス１０の領域２２及び２０の端部に）、デバイス筐体の１つ以上の縁部に沿って、デバイス筐体の中心に、他の好適な場所に、又はこれらの場所の１つ以上に、配置され得る。図１の構成は、単なる例示である。
周囲導電性筐体構造体１２Ｗの一部分に、周囲ギャップ構造体を設けてもよい。例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗに、図１に示されるように、ギャップ１８などの１つ以上のギャップを設けてもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗにおけるギャップは、ポリマー、セラミック、ガラス、空気、他の誘電材料、又はそれらの材料の組み合わせなどの誘電体で充填され得る。ギャップ１８は、周囲導電性筐体構造体１２Ｗを１つ以上の周囲導電性セグメントに分割することができる。このようにして形成される導電性セグメントは、所望であれば、デバイス１０内のアンテナの部分を形成してもよい。他の誘電体開口部は、周囲導電性筐体構造体１２Ｗ（例えば、ギャップ１８以外の誘電体開口部）内に形成することができ、デバイス１０の内部に実装されたアンテナ用の誘電体アンテナ窓として機能することができる。デバイス１０内のアンテナは、周囲導電性筐体構造体１２Ｗを介して高周波信号を伝達するための誘電体アンテナ窓と位置合わせされてもよい。デバイス１０内のアンテナはまた、ディスプレイ１４を介して高周波信号を伝達するために、ディスプレイ１４の非アクティブエリアＩＡと位置合わせされてもよい。
可能な限り大きいディスプレイをデバイス１０のエンドユーザに提供するために（例えば、メディアを表示するため、アプリケーションを実行するためなどに使用されるデバイスの面積を最大化するために）、ディスプレイ１４のアクティブエリアＡＡによって覆われているデバイス１０の前面における面積量を増大させることが望ましい場合がある。アクティブエリアＡＡのサイズを増大させることにより、デバイス１０内の非アクティブエリアＩＡのサイズを低減することができる。これにより、デバイス１０内のアンテナに利用可能なディスプレイ１４の背後の面積を低減することができる。例えば、ディスプレイ１４のアクティブエリアＡＡは、アクティブエリアＡＡの背後に実装されたアンテナによって処理された高周波信号のデバイス１０の前面を通る放射を遮断するように機能する導電性構造体を含んでもよい。したがって、アンテナが十分な効率の帯域幅でデバイス１０の外部の無線機器と通信できるようにしながら、（例えば、可能な限り大きいディスプレイアクティブエリアＡＡを可能にするために）デバイス１０内の小さな空間量を占有するアンテナを提供することができることが望ましい。
典型的なシナリオでは、デバイス１０は、１つ以上の上部アンテナ及び１つ以上の下部アンテナを有することができる（例として）。上部アンテナは、例えば、領域２０においてデバイス１０の上端に形成することができる。下部アンテナは、例えば、領域２２においてデバイス１０の下端に形成することができる。所望であれば、領域２０と領域２２との間に延在する筐体１２の縁部に沿って、追加のアンテナが形成されてもよい。これらのアンテナは、同一の通信帯域、重なり合う通信帯域、又は別個の通信帯域をカバーするために別々に使用され得る。これらのアンテナは、アンテナダイバーシティ方式又は多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）アンテナ方式を実施するために使用され得る。任意の他の所望の周波数をカバーするための他のアンテナもまた、デバイス１０内部の任意の所望の位置に実装することができる。図１の実施例は、単なる例示に過ぎない。所望であれば、筐体１２は、他の形状（例えば、正方形、円筒形、球形、これらの組み合わせ及び／又は異なる形状など）を有してもよい。
デバイス１０内に使用することができる例示的な構成要素の模式図を、図２に示す。図２に示すように、デバイス１０は、制御回路２８を含むことができる。制御回路２８は、記憶回路３０などの記憶装置を含むことができる。記憶回路３０は、ハードディスクドライブ記憶装置、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ、又はソリッドステートドライブを形成するよう構成される他の電気的にプログラムできる読み出し専用メモリ）、揮発性メモリ（例えば、静的又は動的ランダムアクセスメモリ）などを含むことができる。制御回路２８は、処理回路３２などの処理回路を含むことができる。処理回路３２は、デバイス１０の動作を制御するために使用することができる。処理回路３２は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ホストプロセッサ、ベースバンドプロセッサ集積回路、特定用途向け集積回路、中央処理装置（central processing units、ＣＰＵ）などを含んでもよい。制御回路２８は、ハードウェア（例えば、専用ハードウェア又は回路）、ファームウェア、及び／又はソフトウェアを使用して、デバイス１０内で動作を実行するよう構成することができる。デバイス１０内で動作を実行するためのソフトウェアコードは、記憶回路３０上に記憶されてもよい（例えば、記憶回路３０は、ソフトウェアコードを記憶する非一時的（有形）コンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい）。ソフトウェアコードは、時に、プログラム命令、ソフトウェア、データ、命令、又はコードと呼ばれることがある。記憶回路３０上に記憶されたソフトウェアコードは、処理回路３２によって実行されてもよい。
制御回路２８は、インターネットブラウジングアプリケーション、ボイスオーバー・インターネット・プロトコル（voice-over-internet-protocol、ＶＯＩＰ）通話アプリケーション、電子メールアプリケーション、メディア再生アプリケーション、オペレーティングシステム機能などのソフトウェアをデバイス１０上で走らせるために使用される場合がある。外部機器との相互作用をサポートするために、通信プロトコルを実施する際に制御回路２８が使用される場合がある。制御回路２８を使用して実施することができる通信プロトコルとしては、インターネットプロトコル、無線ローカルエリアネットワークプロトコル（例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）と呼ばれることもあるＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコル又は他のＷＰＡＮプロトコルなどの他の近距離無線通信リンクのためのプロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄプロトコル、セルラー電話プロトコル、ＭＩＭＯプロトコル、アンテナダイバーシティプロトコル、衛星航法システムプロトコル、アンテナベースの空間測距プロトコル（例えば、無線検出及び測距（ＲＡＤＡＲ）プロトコル、又はミリ波周波数及びセンチ波周波数で伝達される信号のための他の所望の距離検出プロトコル）などが挙げられる。各通信プロトコルは、プロトコルを実施する際に使用される物理的接続手順を指定する、対応する無線アクセス技術（radio access technology、ＲＡＴ）と関連付けることができる。
デバイス１０は、入出力回路２４を含み得る。入出力回路２４は、入出力デバイス２６を含むことができる。入出力デバイス２６を使用して、デバイス１０にデータを供給することを可能にし、デバイス１０から外部デバイスにデータを提供することを可能にすることができる。入出力デバイス２６は、ユーザインターフェースデバイス、データポートデバイス、センサ、及び他の入出力構成要素を含むことができる。例えば、入出力デバイスとしては、タッチスクリーン、タッチセンサ機能を有さないディスプレイ、ボタン、ジョイスティック、スクロールホイール、タッチパッド、キーパッド、キーボード、マイクロフォン、カメラ、スピーカ、状態インジケータ、光源、オーディオジャック及び他のオーディオポート構成要素、デジタルデータポートデバイス、光センサ、ジャイロスコープ、加速度計若しくは動き及び地球に対するデバイスの方位を検出し得る他の構成要素、キャパシタンスセンサ、近接センサ（例えば、静電容量近接センサ及び／又は赤外線近接センサ）、磁気センサ、並びに他のセンサ及び入出力構成要素を挙げることができる。
入出力回路２４は、高周波信号を無線で伝達するための無線回路３４などの無線回路を含むことができる。制御回路２８は、明確にするために図２の実施例では無線回路３４とは別個に示されているが、無線回路３４は、処理回路３２の一部を形成する処理回路、及び／又は制御回路２８の記憶回路３０の一部を形成する記憶回路を含んでもよい（例えば、制御回路２８の一部分は、無線回路３４上に実装されてもよい）。一例として、制御回路２８は、ベースバンドプロセッサ回路、又は無線回路３４の一部を形成する他の制御構成要素を含むことができる。
無線回路３４は、ミリ波／センチ波送受信機回路３８などのミリ波及びセンチ波送受信機回路を含んでもよい。ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、約１０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数での通信をサポートすることができる。例えば、ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、約３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの極高周波（ＥＨＦ）若しくはミリ波通信帯域における、及び／又は約１０ＧＨｚ～３０ＧＨｚのセンチ波通信帯域（超高周波（Super High Frequency、ＳＨＦ）帯域と呼ばれることもある）における通信をサポートすることができる。例として、ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、約１８ＧＨｚ～２７ＧＨｚのＩＥＥＥ Ｋ通信帯域、約２６．５ＧＨｚ～４０ＧＨｚのＫａ通信帯域、約１２ＧＨｚ～１８ＧＨｚのＫｕ通信帯域、約４０ＧＨｚ～７５ＧＨｚのＶ通信帯域、約７５ＧＨｚ～１１０ＧＨｚのＷ通信帯域、又は約１０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの任意の他の所望の周波数帯域における通信をサポートすることができる。所望であれば、ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、６０ＧＨｚでのＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ通信、及び／又は２７ＧＨｚ～９０ＧＨｚでの第５世代モバイルネットワーク若しくは第５世代無線システム（５Ｇ）の通信帯域をサポートすることができる。ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、１つ以上の集積回路（例えば、システム・イン・パッケージデバイス内の共通のプリント回路上に実装された複数の集積回路、異なる基板上に実装された１つ以上の集積回路など）から形成することができる。
所望であれば、ミリ波／センチ波送受信機回路３８（本明細書では単に送受信機回路３８又はミリ波／センチ波回路３８と呼ばれることもある）は、ミリ波／センチ波送受信機回路３８によって送受信されるミリ波信号及び／又はセンチ波信号での高周波信号を使用して空間測距動作を実行することができる。受信された信号は、外部オブジェクトから反射されてデバイス１０に向かって戻る送信された信号のバージョンであってもよい。制御回路２８は、送信及び受信された信号を処理して、デバイス１０とデバイス１０の周囲の１つ以上の外部オブジェクト（例えば、ユーザ若しくは他の人の身体、他のデバイス、動物、家具、壁、又はデバイス１０の近傍の他の物体若しくは障害物などのデバイス１０の外部の物体）との間の距離を検出又は推定することができる。所望であれば、制御回路２８はまた、送信及び受信された信号を処理して、デバイス１０に対する外部オブジェクトの２次元又は３次元の空間位置を特定することができる。
ミリ波／センチ波送受信機回路３８によって実行される空間測距動作は、一方向性である。ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、外部無線機器との双方向通信を実行することができる。双方向通信は、ミリ波／センチ波送受信機回路３８による無線データの送信及び外部無線機器によって送信された無線データの受信の両方を伴う。無線データは、例えば、電話通話に関連付けられた無線データ、ストリーミングメディアコンテンツ、インターネットブラウジング、デバイス１０上で稼働するソフトウェアアプリケーションに関連付けられた無線データ、電子メールメッセージなどの、対応するデータパケットに符号化されたデータを含むことができる。
所望であれば、無線回路３４は、非ミリ波／センチ波送受信機回路３６などの、１０ＧＨｚ未満の周波数での通信を処理するための送受信機回路を含んでもよい。非ミリ波／センチ波送受信機回路３６は、ＷｉＦｉ（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．１１）通信のための２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚ帯域を処理する無線ローカルエリアネットワーク（wireless local area network、ＷＬＡＮ）送受信機回路、２．４ＧＨｚのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信帯域を処理する無線パーソナルエリアネットワーク（wireless personal area network、ＷＰＡＮ）送受信機回路、７００～９６０ＭＨｚ、１７１０～２１７０ＭＨｚ、２３００～２７００ＭＨｚ、及び／又は６００ＭＨｚ～４０００ＭＨｚの任意の他の所望のセルラー電話通信帯域のセルラー電話通信帯域を処理するセルラー電話送受信機回路、１５７５ＭＨｚでのＧＰＳ信号又は他の衛星測位データを処理するための信号（例えば、１６０９ＭＨｚでのＧＬＯＮＡＳＳ信号）を受信するＧＰＳ受信機回路、テレビ受信機回路、ＡＭ／ＦＭ無線受信機回路、ページングシステム送受信機回路、近距離通信（near field communications、ＮＦＣ）回路などを含むことができる。非ミリ波／センチ波送受信機回路３６及びミリ波／センチ波送受信機回路３８はそれぞれ、１つ以上の集積回路、電力増幅器回路、低雑音入力増幅器、受動高周波構成要素、スイッチング回路、伝送線構造体、及び高周波信号を処理するための他の回路を含むことができる。
無線回路３４は、アンテナ４０を含んでもよい。非ミリ波／センチ波送受信機回路３６は、１つ以上のアンテナ４０を使用して、１０ＧＨｚ未満の高周波信号を送受信することができる。ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、アンテナ４０を使用して、１０ＧＨｚを上回る（例えば、ミリ波周波数及び／又はセンチ波周波数での）高周波信号を送受信することができる。
衛星航法システムリンク、セルラー電話リンク、及び他の遠距離リンクでは、数千フィート又は数マイルにわたってデータを伝達する目的で高周波信号が使用されるのが典型的である。２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚでのＷｉＦｉ（登録商標）リンク及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク並びに他の近距離無線リンクでは、数十フィート又は数百フィートにわたってデータを伝達する目的で高周波信号が使用されるのが典型的である。ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、見通し線経路を介して移動する近距離にわたって高周波信号を伝達することができる。ミリ波通信及びセンチ波通信用の信号受信を強化するために、フェーズドアンテナアレイ及びビームステアリング技術（例えば、ビームステアリングを実行するためにアレイ内のそれぞれのアンテナに対するアンテナ信号の位相及び／又は大きさが調整される方式）を使用することができる。遮断されたか、又はデバイス１０の動作環境が原因で他の点で劣化したアンテナを未使用状態に切換え、より高性能のアンテナをそれらの代わりに使用できるように、アンテナダイバーシティ方式も使用されてもよい。
無線回路３４内のアンテナ４０は、任意の好適なアンテナタイプを使用して形成されてもよい。例えば、アンテナ４０は、積層パッチアンテナ構造体、ループアンテナ構造体、パッチアンテナ構造体、逆Ｆアンテナ構造体、スロットアンテナ構造体、平板逆Ｆアンテナ構造体、モノポールアンテナ構造体、ダイポールアンテナ構造体、ヘリカルアンテナ構造体、八木（Ｙａｇｉ－Ｕｄａ）アンテナ構造体、これらの設計の混成などから形成される共振要素を有するアンテナを含んでもよい。別の好適な構成では、アンテナ４０は、誘電体共振器アンテナなどの誘電体共振要素を有するアンテナを含んでもよい。所望であれば、アンテナ４０の１つ以上は、キャビティ付きアンテナでもよい。異なる帯域及び帯域の組み合わせに対して、異なる種類のアンテナが使用されてもよい。例えば、１つのタイプのアンテナは、非ミリ波／センチ波送受信機回路３６のための非ミリ波／センチ波無線リンクを形成する際に使用することができ、別のタイプのアンテナは、ミリ波／センチ波送受信機回路３８のためのミリ波周波数及び／又はセンチ波周波数で高周波信号を伝達する際に使用することができる。ミリ波周波数及びセンチ波周波数で高周波信号を伝達するために使用されるアンテナ４０は、１つ以上のフェーズドアンテナアレイ内に配置することができる。
ミリ波周波数及びセンチ波周波数で高周波信号を伝達するためのフェーズドアンテナアレイ内に形成してもよいアンテナ４０の概略図を、図３に示す。図３に示すように、アンテナ４０は、ミリ／センチ（millimeter/centimeter、ＭＭ／ＣＭ）波送受信機回路３８に結合することができる。ミリ波／センチ波送受信機回路３８は、高周波伝送線４２を含む伝送線経路を使用してアンテナ４０のアンテナフィード４４に結合することができる。高周波伝送線４２は、信号導体４６などの正極信号導体を含むことができ、接地導体４８などの接地導体を含むことができる。接地導体４８は、（例えば、アンテナ接地上に位置するアンテナフィード４４の接地アンテナフィード端子の上に）アンテナ４０のアンテナ接地に結合することができる。信号導体４６は、アンテナ４０のアンテナ共振要素に結合することができる。例えば、信号導体４６は、アンテナ共振要素上に位置するアンテナフィード４４の正極アンテナフィード端子に結合することができる。別の好適な構成では、アンテナ４０は、給電プローブを使用して給電されるプローブ給電アンテナであってもよい。この構成では、アンテナフィード４４は、給電プローブとして実装することができる。信号導体４６は、給電プローブに結合することができる。高周波伝送線４２は、高周波信号を給電プローブに及び給電プローブから伝達することができる。高周波信号が給電プローブを介して伝達されると、給電プローブは、アンテナ用の共振要素（例えば、アンテナ４０用の誘電体アンテナ共振要素）を励起することができる。共振要素は、給電プローブによる励起に応答して高周波信号を放射することができる。
高周波伝送線４２は、ストリップライン伝送線（本明細書では単にストリップラインと呼ばれることもある）、同軸ケーブル、金属化ビアによって実現される同軸プローブ、マイクロストリップ伝送線、エッジ結合マイクロストリップ伝送線、エッジ結合ストリップライン伝送線、導波路構造体、これらの組み合わせなどを含んでもよい。複数の種類の伝送線を使用して、ミリ波／センチ波送受信機回路３８をアンテナフィード４４に結合する伝送線経路を形成することができる。所望であれば、フィルタ回路、スイッチング回路、インピーダンス整合回路、位相シフタ回路、増幅器回路、及び／又は他の回路を、高周波伝送線４２上に介在させることができる。
デバイス１０内の高周波伝送線は、セラミック基板、リジッドプリント回路基板、及び／又はフレキシブルプリント回路に統合することができる。１つの好適な構成では、デバイス１０内の高周波伝送線は、複数の次元（例えば、２次元又は３次元）で折ることができ、又は曲げることができ、曲げた後に曲げた形状又は折った形状を維持する（例えば、多層積層構造体は、他のデバイス構成要素の周りで経路選択するように特定の３次元形状に折られてもよく、補強材又は他の構造体によって適切に保持されることなく折った後にその形状を保持するように十分に剛体であってもよい）、多層積層構造体（例えば、間に入る接着剤なしで共に積層された銅などの導電材料及び樹脂などの誘電材料の層）内に統合されてもよい。積層構造体の複数の層の全ては、接着剤なしで（例えば、接着剤で共に複数の層を積層する複数のプレス工程を実行することとは反対に）共に１回で積層されてもよい（例えば、単一のプレス工程で）。
図４は、どのようにミリ波周波数及びセンチ波周波数で高周波信号を処理するためのアンテナ４０をフェーズドアンテナアレイ内に形成することができるかを示す。図４に示すように、フェーズドアンテナアレイ５４（本明細書では、アレイ５４、アンテナアレイ５４、又はアンテナ４０のアレイ５４と呼ばれることもある）は、高周波伝送線４２に結合することができる。例えば、フェーズドアンテナアレイ５４内の第１のアンテナ４０－１は、第１の高周波伝送線４２－１に結合することができ、フェーズドアンテナアレイ５４内の第２のアンテナ４０－２は、第２の高周波伝送線４２－２に結合することができ、フェーズドアンテナアレイ５４内のＮ番目のアンテナ４０－Ｎは、Ｎ番目の高周波伝送線４２－Ｎに結合することなどができる。アンテナ４０は、フェーズドアンテナアレイを形成するものとして本明細書で説明されているが、フェーズドアンテナアレイ５４内のアンテナ４０はまた、時に、単一のフェーズドアレイアンテナを集合的に形成するものを指してもよい。
フェーズドアンテナアレイ５４内のアンテナ４０は、任意の所望の数の行と列で、又は任意の他の所望のパターンで配置することができる（例えば、アンテナは、行と列を有するグリッドパターンで配置される必要はない）。信号送信動作中に、高周波伝送線４２を使用して、無線送信のために、ミリ波／センチ波送受信機回路３８（図３）からフェーズドアンテナアレイ５４に信号（例えば、ミリ波信号及び／又はセンチ波信号などの高周波信号）を供給することができる。信号受信動作中に、高周波伝送線４２を使用して、フェーズドアンテナアレイ５４で受信された信号（例えば、外部無線機器からの、又は外部オブジェクトから反射された送信された信号）をミリ波／センチ波送受信機回路３８（図３）に伝達することができる。
フェーズドアンテナアレイ５４内の複数のアンテナ４０を使用することにより、アンテナによって伝達される高周波信号の相対的な位相及び大きさ（振幅）を制御することによって、ビームステアリング構成を実装することが可能になる。図４の実施例では、アンテナ４０はそれぞれ、対応する高周波位相／大きさコントローラ５０を有する（例えば、高周波伝送線４２－１上に介在する第１の位相／大きさコントローラ５０－１は、アンテナ４０－１によって処理される高周波信号の位相及び大きさを制御することができ、高周波伝送線４２－２上に介在する第２の位相／大きさコントローラ５０－２は、アンテナ４０－２によって処理される高周波信号の位相及び大きさを制御することができ、高周波伝送線４２－Ｎ上に介在するＮ番目の位相／大きさコントローラ５０－Ｎは、アンテナ４０－Ｎによって処理される高周波信号の位相及び大きさを制御することができる、など）。
位相／大きさコントローラ５０はそれぞれ、高周波伝送線４２上の高周波信号の位相を調整するための回路（例えば、位相シフタ回路）、及び／又は高周波伝送線４２上の高周波信号の大きさを調整するための回路（例えば、電力増幅器及び／又は低雑音増幅器回路）を含んでもよい。位相／大きさコントローラ５０は、本明細書では時に、ビームステアリング回路（例えば、フェーズドアンテナアレイ５４によって送信及び／又は受信される高周波信号のビームをステアリングするビームステアリング回路）と集合的に呼ばれることがある。
位相／大きさコントローラ５０は、フェーズドアンテナアレイ５４内のアンテナのそれぞれに提供される送信信号の相対的な位相及び／又は大きさを調整することができ、フェーズドアンテナアレイ５４が受信した受信信号の相対的な位相及び／又は大きさを調整することができる。位相／大きさコントローラ５０は、所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４が受信した受信信号の位相を検出するための位相検出回路を含むことができる。本明細書では、「ビーム」又は「信号ビーム」という用語は、特定の方向においてフェーズドアンテナアレイ５４によって送信及び受信される無線信号を総称するために使用されることがある。信号ビームは、対応する指示角度で特定の指示方向に（例えば、フェーズドアンテナアレイ内の各アンテナからの信号の組み合わせからの強め合う干渉及び弱め合う干渉に基づいて）向けられるピークゲインを呈することができる。特定の方向で送信される高周波信号を指すために、本明細書では時に「送信ビーム」という用語を使用することもあり、特定の方向から受信される高周波信号を指すために、本明細書では時に「受信ビーム」という用語を使用することもある。
例えば、位相／大きさコントローラ５０を調整して、送信される高周波信号の位相及び／又は大きさの第１のセットを生成する場合、送信された信号は、点Ａの方向に向けられた図４のビームＢ１によって示すような送信ビームを形成することになる。しかしながら、位相／大きさコントローラ５０を調整して、送信される信号の位相及び／又は大きさの第２のセットを生成する場合、送信された信号は、点Ｂの方向に向けられたビームＢ２によって示すような送信ビームを形成することになる。同様に、位相／大きさコントローラ５０を調整して、位相及び／又は大きさの第１のセットを生成する場合、高周波信号（例えば、受信ビーム内の高周波信号）は、ビームＢ１によって示すように、点Ａの方向から受信することができる。位相／大きさコントローラ５０を調整して、位相及び／又は大きさの第２のセットを生成する場合、高周波信号は、ビームＢ２によって示すように、点Ｂの方向から受信することができる。
各位相／大きさコントローラ５０は、図２の制御回路２８から受信した対応する制御信号５２に基づいて、所望の位相及び／又は大きさを生成するように制御することができる（例えば、位相／大きさコントローラ５０－１によって提供される位相及び／又は大きさは、制御信号５２－１を使用して制御することができ、位相／大きさコントローラ５０－２によって提供される位相及び／又は大きさは、制御信号５２－２を使用して制御することができる、など）。所望であれば、制御回路は、送信ビーム又は受信ビームを経時的に異なる所望の方向にステアリングするために、制御信号５２をリアルタイムでアクティブに調整することができる。位相／大きさコントローラ５０は、所望であれば、受信信号の位相を特定する情報を制御回路２８に提供することができる。
ミリ波周波数及びセンチ波周波数で高周波信号を使用して無線通信を実行するとき、高周波信号は、フェーズドアンテナアレイ５４と外部通信機器との間の見通し線経路を介して伝達される。外部オブジェクトが図４の点Ａに位置する場合、位相／大きさコントローラ５０を調整して、信号ビームを点Ａに向けてステアリングする（例えば、信号ビームの指示方向を点Ａに向けてステアリングする）ことができる。フェーズドアンテナアレイ５４は、点Ａの方向に高周波信号を送信及び受信することができる。同様に、外部通信機器が点Ｂに位置する場合、位相／大きさコントローラ５０を調整して、信号ビームを点Ｂに向けてステアリングする（例えば、信号ビームの指示方向を点Ｂに向けてステアリングする）ことができる。フェーズドアンテナアレイ５４は、点Ｂの方向に高周波信号を送信及び受信することができる。図４の実施例では、ビームステアリングは、単純にするために、単一の自由度で（例えば、図４のページの左及び右に向かって）実行されるものとして示されている。しかしながら、実際には、ビームは、２つ以上の自由度で（例えば、図４のページの中及び外に、並びにページの左及び右に、３次元で）ステアリングすることができる。フェーズドアンテナアレイ５４は、ビームステアリングを実行することができる対応する視野（例えば、フェーズドアンテナアレイ上の半球又は半球のセグメント）を有することができる。所望であれば、デバイス１０は、デバイスの複数の側面からカバーを提供するために、それぞれが異なる方向に面する複数のフェーズドアンテナアレイを含んでもよい。
図５は、デバイス１０が複数のフェーズドアンテナアレイを有する実施例におけるデバイス１０の側断面図である。図５に示すように、周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、デバイス１０の（横方向の）周囲に延在してもよく、後部筐体壁１２Ｒからディスプレイ１４まで延在してもよい。ディスプレイ１４は、ディスプレイモジュール６８（ディスプレイパネルと呼ばれることもある）などのディスプレイモジュールを有することができる。ディスプレイモジュール６８は、画素回路、タッチセンサ回路、力覚センサ回路、及び／又はディスプレイ１４のアクティブエリアＡＡを形成するための任意の他の所望の回路を含んでもよい。ディスプレイ１４は、ディスプレイモジュール６８と重なり合うディスプレイカバー層５６などの誘電体カバー層を含んでもよい。ディスプレイモジュール６８は、画像光を発することができ、ディスプレイカバー層５６を介してセンサ入力を受信することができる。ディスプレイカバー層５６及びディスプレイ１４は、周囲導電性筐体構造体１２Ｗに実装されてもよい。ディスプレイモジュール６８と重ならないディスプレイ１４の横方向エリアは、ディスプレイ１４の非アクティブエリアＩＡを形成することができる。
デバイス１０は、後面フェーズドアンテナアレイ５４－１などの複数のフェーズドアンテナアレイ５４を含むことができる。図５に示すように、フェーズドアンテナアレイ５４－１は、後部筐体壁１２Ｒを通るミリ波周波数及びセンチ波周波数で高周波信号６０を送信及び／又は受信することができる。後部筐体壁１２Ｒが金属部分を含むシナリオでは、高周波信号６０は、後部筐体壁１２Ｒの金属部分の孔部又は開口部を通って伝達されてもよく、又は後部筐体壁１２Ｒの他の誘電体部分を介して伝達されてもよい。孔部は、後部筐体壁１２Ｒの横方向エリアにわたって（例えば、周囲導電性筐体構造体１２Ｗ間）に延在する誘電体カバー層又は誘電体コーティングによって重ね合わされてもよい。フェーズドアンテナアレイ５４－１は、矢印６２によって示されるように、デバイス１０の下の半球にわたって高周波信号６０用のビームステアリングを実行することができる。
フェーズドアンテナアレイ５４－１は、基板６４などの基板に実装されてもよい。基板６４は、集積回路チップ、フレキシブルプリント回路、リジッドプリント回路基板、又は他の基板であってもよい。基板６４は、本明細書では時に、アンテナモジュール６４と呼ばれる場合がある。所望であれば、送受信機回路（例えば、図２のミリ波／センチ波送受信機回路３８）をアンテナモジュール６４に実装することができる。フェーズドアンテナアレイ５４－１は、接着剤を使用して後部筐体壁１２Ｒに接着してもよく、後部筐体壁１２Ｒに（例えば、接触して）押圧してもよく、又は後部筐体壁１２Ｒから離間していてもよい。
フェーズドアンテナアレイ５４－１の視野は、デバイス１０の後面下の半球に限定される。デバイス１０におけるディスプレイモジュール６８及び他の構成要素５８（例えば、図２の入出力回路２４又は制御回路２８の部分、デバイス１０のためのバッテリなど）は、導電性構造体を含む。注意を払わなければ、これらの導電性構造体は、デバイス１０内のフェーズドアンテナアレイによってデバイス１０の前面上の半球にわたって高周波信号が伝達されることを阻止する。デバイス１０の前面上の半球をカバーするための追加のフェーズドアンテナアレイは、非アクティブエリアＩＡ内のディスプレイカバー層５６に対して実装することができるが、ディスプレイモジュール６８の横方向の外周部と周囲導電性筐体構造体１２Ｗとの間には、フェーズドアンテナアレイを完全に支持するために必要な回路及び高周波伝送線の全てを形成するスペースが不十分な場合がある。これらの問題を軽減し、デバイス１０の前面を介したカバーを提供するために、前面フェーズドアンテナアレイをデバイス１０の周囲領域６６内に実装してもよい。前面フェーズドアンテナアレイ内のアンテナは、誘電体共振器アンテナを含んでもよい。誘電体共振器アンテナは、パッチアンテナ及びスロットアンテナなどの他の種類のアンテナよりも、図５のＸ－Ｙ平面内の占有面積がより小さくてもよい。誘電体共振器アンテナとしてアンテナを実装することにより、前面フェーズドアンテナアレイの放射要素が、ディスプレイモジュール６８と周囲導電性筐体構造体１２Ｗとの間の非アクティブエリアＩＡ内に収まることを可能にすることができる。同時に、フェーズドアンテナアレイのための高周波伝送線及び他の構成要素は、ディスプレイモジュール６８の背後（下）に配置することができる。
図６は、デバイス１０用の前面フェーズドアンテナアレイ内の例示的な誘電体共振器アンテナの側断面図である。図６に示すように、デバイス１０は、所与のアンテナ４０（例えば、図５の周辺領域６６内に実装されている）を有する前面フェーズドアンテナアレイを含むことができる。図６のアンテナ４０は、誘電体共振器アンテナであってもよい。この実施例では、アンテナ４０は、フレキシブルプリント回路７２などの基材に実装される誘電体共振要素９２を含んでもよい。この実施例は単なる例示に過ぎず、所望であれば、フレキシブルプリント回路７２は、リジッドプリント回路基板、プラスチック基板、又は任意の他の所望の基板と置き換えられてもよい。
フレキシブルプリント回路７２は、後部筐体壁１２Ｒに沿って延在する横方向エリア（例えば、図６のＸ－Ｙ平面内）を有する。フレキシブルプリント回路７２は、接着剤を使用して後部筐体壁１２Ｒに接着してもよく、後部筐体壁１２Ｒに（例えば、接触して配置されて）押圧してもよく、又は後部筐体壁１２Ｒから分離していてもよい。フレキシブルプリント回路７２は、アンテナ４０に第１の端部と、デバイス１０内のミリ波／センチ波送受信機回路に結合された反対側の第２の端部（例えば、図２のミリ波／センチ波送受信機回路３８）を有することができる。１つの好適な構成では、フレキシブルプリント回路７２の第２の端部は、図５のアンテナモジュール６４に結合することができる。
図６に示すように、フレキシブルプリント回路７２は、積層誘電体層７０を含み得る。誘電体層７０は、ポリイミド、セラミック、液晶ポリマー、プラスチック、及び／又は任意の他の所望の誘電材料を含み得る。導電性トレース８２などの導電性トレースは、フレキシブルプリント回路７２の上面７６上にパターン化されてもよい。導電性トレース８０などの導電性トレースは、フレキシブルプリント回路７２の対向する底面７８上にパターン化されてもよい。導電性トレース８０は、接地電位に保持されてもよく、したがって、本明細書では接地トレース８０と呼ばれることがある。接地トレース８０は、フレキシブルプリント回路７２内及び／又はフレキシブルプリント回路７２の上面７６上の追加の接地トレースに、フレキシブルプリント回路７２（明確にするために図６には示されていない）を通って延在する導電ビアを使用して、短絡させることができる。接地トレース８０は、アンテナ４０用のアンテナ接地の一部を形成することができる。接地トレース８０は、（例えば、はんだ、溶接、導電性接着剤、導電性テープ、導電性ブラケット、導電性ピン、導電性ねじ、導電性クリップ、これらの組み合わせなどを使用して）デバイス１０のシステム接地に結合することができる。例えば、接地トレース８０は、周囲導電性筐体構造体１２Ｗ、後部筐体壁１２Ｒの導電部分、又はデバイス１０内の他の接地構造体に結合することができる。導電性トレース８２が上面７６上に形成され、接地トレース８０がフレキシブルプリント回路７２の底面７８上に形成される図６の実施例は、単なる例示に過ぎない。所望であれば、１つ以上の誘電体層７０を導電性トレース８２の上に積層することができ、及び／又は１つ以上の誘電体層７０を、接地トレース８０の下に積層することができる。
アンテナ４０は、高周波伝送線７４などの、フレキシブルプリント回路７２上に形成され、及び／又はフレキシブルプリント回路７２内に埋め込まれた、高周波伝送線を使用して給電することができる。高周波伝送線７４（例えば、図３の所与の高周波伝送線４２）は、接地トレース８０及び導電性トレース８２を含み得る。導電性トレース８２と重なり合う接地トレース８０の部分は、高周波伝送線７４用の接地導体（例えば、図３の接地導体４８）を形成することができる。導電性トレース８２は、高周波伝送線７４のための信号導体（例えば、図３の信号導体４６）を形成することができ、したがって、本明細書では信号トレース８２と呼ばれることがある。高周波伝送線７４は、アンテナ４０とミリ波／センチ波送受信機回路との間で高周波信号を伝達することができる。アンテナ４０が信号トレース８２及び接地トレース８０を使用して給電される図６の実施例は、単なる例示に過ぎない。一般に、アンテナ４０は、フレキシブルプリント回路７２内及び／又はフレキシブルプリント回路７２上の任意の所望の伝送線構造体を使用して給電することができる。
アンテナ４０の誘電体共振要素９２は、フレキシブルプリント回路７２の上面７６に実装される誘電材料の列（ピラー）から形成してもよい。所望であれば、誘電体共振要素９２は、誘電体基板９０などのフレキシブルプリント回路７２の上面７６に実装される誘電体基板内に（例えば、横方向に囲まれて）埋め込まれてもよい。誘電体基板９０及び誘電体共振要素９２は、フレキシブルプリント回路７２の底面１００から、ディスプレイ１４の対向する上面９８まで延在する。
アンテナ４０の放射周波数は、（例えば、図６のＸ、Ｙ、及び／又はＺ軸の方向における）誘電体共振要素９２の寸法を調整することによって選択することができる。誘電体共振要素９２は、誘電率ｄｋ３を有する誘電材料の列から形成してもよい。誘電率ｄｋ３は、比較的高くてもよい（例えば、１０．０超、１２．０超、１５．０超、２０．０超、１５．０～４０．０、１０．０～５０．０、１８．０～３０．０、１２．０～４５．０などである）。１つの好適な構成では、誘電体共振要素９２は、ジルコニア又はセラミック材料から形成してもよい。所望であれば、他の誘電材料を使用して、誘電体共振要素９２を形成してもよい。
誘電体基板９０は、誘電率ｄｋ４を有する材料から形成してもよい。誘電率ｄｋ４は、誘電体共振要素９２の誘電率ｄｋ３未満であってもよい（例えば、１８．０未満、１５．０未満、１０．０未満、３．０～４．０、５．０未満、２．０～５．０などである）。誘電率ｄｋ４は、少なくとも１０．０、５．０、１５．０、１２．０、６．０など、誘電率ｄｋ３より大きくてもよい。１つの好適な構成では、誘電体基板９０は、成形プラスチックから形成してもよい。他の誘電材料を使用して誘電体基板９０を形成してもよく、又は所望であれば、誘電体基板９０を省略してもよい。誘電体共振要素９２と誘電体基板９０との間の誘電率の差は、誘電体共振要素９２と誘電体基板９０との間の、底面１００から上面９８までの高周波境界条件を確立することができる。これは、高周波信号をミリ波周波数及びセンチ波周波数で伝搬するための導波路として機能するように、誘電体共振要素９２を構成することができる。
誘電体基板９０は、誘電体共振要素９２の各側面上に幅（厚さ）１０６を有してもよい。幅１０６は、誘電体共振要素９２を周囲導電性筐体構造体１２Ｗから分離し、誘電体基板９０内の信号反射を最小化するように選択することができる。幅１０６は、例えば、誘電率ｄｋ４の誘電材料中の高周波信号の有効波長の少なくとも１０分の１であってもよい。幅１０６は、例として、０．４～０．５ｍｍ、０．３～０．５ｍｍ、０．２～０．６ｍｍ、０．１ｍｍ超、０．３ｍｍ超、０．２～２．０ｍｍ、０．３～１．０ｍｍ、又は０．４～０．５ｍｍ超であってもよい。
誘電体共振要素９２は、高周波伝送線７４の信号導体によって励起されると、高周波信号１０４を放射することができる。いくつかのシナリオでは、フレキシブルプリント回路の上面７６上の接地トレース内にスロットが形成され、スロットは、フレキシブルプリント回路７２内に埋め込まれた信号導体によって間接的に給電され、スロットは、誘電体共振要素９２を励起して高周波信号１０４を放射する。しかしながら、これらのシナリオでは、アンテナの放射特性は、誘電体共振要素がフレキシブルプリント回路７２にどのように実装されるかによって影響を受ける可能性がある。例えば、誘電体共振要素をフレキシブルプリント回路に実装するために使用される接着剤の空隙又は層は、制御することが困難である可能性があり、アンテナの放射特性に望ましくない影響を与える可能性がある。下地のスロットを使用して誘電体共振要素９２を励起することに関連する問題を緩和するために、アンテナ４０は、給電プローブ８５などの高周波給電プローブを使用して給電することができる。給電プローブ８５は、アンテナ４０用のアンテナフィード部の一部（例えば、図３のアンテナフィード４４）を形成してもよい。
図６に示すように、給電プローブ８５は、導電性トレース８４から形成されてもよい。導電性トレース８４は、誘電体共振要素９２の所与の側壁１０２上にパターン化された第１の部分（例えば、スパッタリングプロセス又は他の導電性堆積技術を使用して形成された側壁１０２上の導電性パッチ）を含み得る。導電性トレース８４は、導電性相互接続構造体８６を使用して信号トレース８２に結合された第２の部分を含み得る。導電性相互接続構造体８６は、はんだ、溶接、導電性接着剤、導電性テープ、導電性発泡体、導電性バネ、導電性ブラケット、及び／又は任意の他の所望の導電性相互接続構造体を含んでもよい。給電プローブ８５は、任意の所望の導電性構造体（例えば、導電性トレース、導電性箔、シート金属、及び／又は他の導電性構造体）から形成することができる。
信号トレース８２は、高周波信号を給電プローブ８５との間で伝達することができる。給電プローブ８５は、信号トレース８２上の高周波信号を誘電体共振要素９２に電磁的に結合することができる。これは、誘電体共振要素９２の１つ以上の電磁モード（例えば、高周波空洞モード又は導波路モード）を励起するよう機能し得る。給電プローブ８５によって励起されると、誘電体共振要素９２の電磁モードは、誘電体共振要素９２の長さに沿って（例えば、図６のＺ軸の方向に）、上面９８を介して、そしてディスプレイ１４を介して、高周波信号１０４の波面を伝搬する導波路として機能するように誘電体共振要素を構成することができる。
例えば、信号伝送中、高周波伝送線７４は、ミリ波／センチ波送受信機回路からアンテナ４０へ高周波信号を伝達することができる。給電プローブ８５は、信号トレース８２上の高周波信号を誘電体共振要素９２に結合することができる。これは、誘電体共振要素９２の１つ以上の電磁モードを励起して、誘電体共振要素９２の長さまで、及びディスプレイカバー層５６を介してデバイス１０の外部へと高周波信号１０４の伝搬をもたらすことができる。同様に、信号受信中、高周波信号１０４は、ディスプレイカバー層５６を介して受信することができる。受信した高周波信号は、誘電体共振要素９２の電磁モードを励起することができ、その結果、誘電体共振要素９２の長さの方へ高周波信号が伝搬する。給電プローブ８５は、受信した高周波信号を高周波伝送線７４に結合することができ、高周波伝送線７４は、高周波信号をミリ波／センチ波送受信機回路に伝達する。誘電体共振要素９２と誘電体基板９０との間の誘電率の比較的大きな差は、（例えば、高周波信号に対する誘電体共振要素９２と誘電体基板９０との間の強い境界を確立することによって）誘電体共振要素９２が高周波信号１０４を比較的高いアンテナ効率で放射することを可能し得る。誘電体共振要素９２の比較的高い誘電率はまた、誘電体共振要素９２が、より低い誘電率を有する材料が使用されるシナリオと比較して、比較的小さい体積を占有することを可能にし得る。
給電プローブ８５の寸法（例えば、図６のＸ軸及びＺ軸の方向）は、高周波伝送線７４のインピーダンスを誘電体共振要素９２のインピーダンスと整合させるのを助けるように選択することができる。給電プローブ８５は、誘電体共振要素９２の特定の側壁１０２上に配置して、アンテナ４０に所望の線形偏波（例えば、垂直偏波又は水平偏波）を提供することができる。所望であれば、複数の給電プローブ８５を誘電体共振要素９２の複数の側壁１０２上に形成して、複数の直交する線形偏波を一度にカバーするようにアンテナ４０を構成することができる。各給電プローブの位相は、時間とともに独立して調整されて、所望であれば、楕円又は円偏波などの他の偏波をアンテナに提供することができる。給電プローブ８５は、本明細書では、給電導体８５、給電パッチ８５、又はプローブ給電８５と呼ばれることがある。誘電体共振要素９２は、本明細書では、誘電体放射要素、誘電体放射体、誘電体共振器、誘電体アンテナ共振要素、誘電体カラム、誘電体ピラー、放射要素、又は共振要素と呼ばれることがある。給電プローブ８５などの１つ以上の給電プローブによって給電されるとき、図６のアンテナ４０などの誘電体共振器アンテナは、本明細書ではプローブ給電誘電体共振器アンテナと呼ばれることがある。
ディスプレイカバー層５６は、誘電率ｄｋ３より小さい誘電率ｄｋ１を有する誘電材料から形成することができる。例えば、誘電率は、約３．０～１０．０（例えば、４．０～９．０、５．０～８．０、５．５～７．０、５．０～７．０など）であり得る。１つの好適な構成では、ディスプレイカバー層５６は、ガラス、プラスチック、又はサファイアから形成されてもよい。注意が払われない場合、ディスプレイカバー層５６と誘電体共振要素９２との間の誘電率の比較的大きな差は、ディスプレイカバー層と誘電体共振要素との間の境界における望ましくない信号反射を引き起こし得る。これらの反射は、伝送信号と反射信号との間の破壊的干渉をもたらし、アンテナ４０のアンテナ効率を不必要に制限する漂遊信号損失につながる場合がある。
影響を緩和するために、アンテナ４０には、誘電体整合層９４などのインピーダンス整合層が設けられてもよい。誘電体整合層９４は、誘電体共振要素９２とディスプレイカバー層５６との間の、誘電体共振要素９２の上面９８に実装することができる。所望であれば、誘電体整合層９４は、接着剤９６の層を使用して誘電体共振要素９２に接着することができる。接着剤をまた、又は代替的に使用して、所望であれば、誘電体整合層９４をディスプレイカバー層５６に接着してもよい。接着剤９６は、高周波信号１０４の伝搬に著しく影響を与えないように比較的薄くてもよい。
誘電体整合層９４は、誘電率ｄｋ２を有する誘電材料から形成してもよい。誘電率ｄｋ２は、誘電率ｄｋ１より大きく、誘電率ｄｋ３より小さくてもよい。一例として、誘電率ｄｋ２はＳＱＲＴ（ｄｋ１ ＊ｄｋ３）に等しくてもよく、ここでＳＱＲＴ（）は平方根演算子であり、「＊」は乗算演算子である。誘電体整合層９４の存在により、誘電率ｄｋ１の材料と誘電率ｄｋ３の材料との間の鋭い境界に面することなく、高周波信号を伝搬させることができ、それによって信号反射を低減するのに役立つ。
誘電体整合層９４には、厚さ８８を与えることができる。厚さ８８は、誘電体整合層９４内の高周波信号１０４の有効波長の約４分の１に等しく（例えば、１５％以内）になるように選択することができる。有効波長は、高周波信号１０４の自由空間波長（例えば、１０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数に対応するセンチメートル又はミリ波波長）を定数係数（例えば、ｄｋ３の平方根）で割ることによって与えられる。厚さ８８が与えられると、誘電体整合層９４は、ディスプレイカバー層５６、誘電体整合層９４と誘電体共振要素９２との間の境界における高周波信号１０４の反射に関連するあらゆる破壊的干渉を緩和する、１／４波インピーダンス変換器を形成することができる。
このように構成されると、アンテナ４０は、デバイス１０の後部に配置されたフレキシブルプリント回路の上のミリ波／センチ波送受信機回路に結合されているにもかかわらず、デバイス１０の前面を介して高周波信号１０４を放射することができる。比較的狭い幅の誘電体共振要素９２は、アンテナ４０が、ディスプレイモジュール６８と他の構成要素５８と周囲導電性筐体構造体１２Ｗとの間の容積に収まるのを可能にすることができる。図６のアンテナ４０は、デバイス１０の前面の上方の半球の少なくとも一部分にわたって高周波信号を伝達する前面フェーズドアンテナアレイ内に形成することができる。
図７は、複数の偏波をカバーするための複数の給電プローブを使用して誘電体共振要素が供給されるシナリオにおける、図６のプローブ給電誘電体共振器アンテナの斜視図である。周囲導電性筐体構造体１２Ｗ、誘電体基板９０、誘電体整合層９４、接着剤９６、後部筐体壁１２Ｒ、ディスプレイ１４、及び図６の他の構成要素５８は、明確にするために図７から省略されている。
図７に示すように、アンテナ４０の誘電体共振要素９２は、フレキシブルプリント回路７２の上面７６に実装されている。アンテナ４０は、誘電体共振要素９２及びフレキシブルプリント回路７２に実装された第１の給電プローブ８５Ｖ及び第２の給電プローブ８５Ｈなどの、複数の給電プローブ８５を使用して給電することができる。給電プローブ８５Ｖは、誘電体共振要素９２の第１の側壁１０２上にパターン化された導電性トレース８４Ｖを含む。給電プローブ８５Ｈは、誘電体共振要素９２の第２の（直角の）側壁１０２上にパターン化された導電性トレース８４Ｈを含む。
アンテナ４０は、第１の高周波伝送線７４Ｖ及び第２の高周波伝送線７４Ｈなどの複数の高周波伝送線７４を使用して給電することができる。第１の高周波伝送線７４Ｖは、フレキシブルプリント回路７２の上面７６上に導電性トレース１２２Ｖ及び１２０Ｖを含むことができる。導電性トレース１２２Ｖ及び１２０Ｖは、高周波伝送線７４Ｖ用の信号導体（例えば、図６の信号トレース８２）の一部を形成することができる。同様に、第２の高周波伝送線７４Ｈは、フレキシブルプリント回路７２の上面７６上に導電性トレース１２２Ｈ及び１２０Ｈを含むことができる。導電性トレース１２２Ｈ及び１２０Ｈは、高周波伝送線７４Ｈ用の信号導体（例えば、図６の信号トレース８２）の一部を形成することができる。
導電性トレース１２２Ｖは、導電性トレース１２０Ｖより狭くできる。導電性トレース１２２Ｈは、導電性トレース１２０Ｈより狭くできる。導電性トレース１２０Ｖ及び１２０Ｈは、例えば、フレキシブルプリント回路７２の上面７６上の導電性コンタクトパッドであってもよい。給電プローブ８５Ｖの導電性トレース８４Ｖは、（例えば、図６の導電性相互接続構造体８６を使用して）導電性トレース１２０Ｖに実装され、結合されてもよい。同様に、給電プローブ８５Ｈの導電性トレース８４Ｈは、導電性トレース１２０Ｈに実装され、結合されてもよい。
高周波伝送線７４Ｖ及び給電プローブ８５Ｖは、第１の線形偏波（例えば、垂直偏波）を有する第１の高周波信号を伝達することができる。第１の高周波信号を使用して駆動されると、給電プローブ８５Ｖは、第１の偏波に関連付けられた誘電体共振要素９２の１つ以上の電磁モードを励起することができる。このように励起されると、第１の高周波信号に関連付けられた波面は、誘電体共振要素９２の長さに沿って（例えば、中心／長手方向軸１０９に沿って）伝搬することができ、ディスプレイを介して（例えば、図６のディスプレイカバー層５６を介して）放射することができる。
同様に、高周波伝送線７４Ｈ及び給電プローブ８５Ｈは、第１の偏波（例えば、水平偏波）に直交する第２の線形偏波の高周波信号を伝達することができる。第２の高周波信号を使用して駆動されると、給電プローブ８５Ｈは、第２の偏波に関連付けられた誘電体共振要素９２の１つ以上の電磁モードを励起することができる。このように励起されると、第２の高周波信号に関連付けられた波面は、誘電体共振要素９２の長さに沿って伝搬することができ、ディスプレイを介して（例えば、図６のディスプレイカバー層５６を介して）放射することができる。給電プローブ８５Ｈ及び８５Ｖの両方は、アンテナ４０が任意の所与の時間に第１及び第２の高周波信号の両方を伝達するように、一度にアクティブであってもよい。別の好適な構成では、給電プローブ８５Ｈ及び８５Ｖのうちの単一の１つは、アンテナ４０が任意の所与の時間に単一偏波のみの高周波信号を伝達するように、一度にアクティブであってもよい。
誘電体共振要素９２は、長さ１１０、幅１１２及び高さ１１４を有し得る。長さ１１０、幅１１２及び高さ１１４は、給電プローブ８５Ｈ及び／又は８５Ｖによって励起されたときに所望の周波数で放射するアンテナ４０を構成する電磁空洞／導波路モードの対応する組み合わせを有する誘電体共振要素９２を提供するように選択することができる。例えば、高さ１１４は、２～１０ｍｍ、４～６ｍｍ、３～７ｍｍ、４．５～５．５ｍｍ、又は２ｍｍ超であってもよい。幅１１２及び長さ１１０はそれぞれ、０．５～１．０ｍｍ、０．４～１．２ｍｍ、０．７～０．９ｍｍ、０．５～２．０ｍｍ、１．５ｍｍ～２．５ｍｍ、１．７ｍｍ～１．９ｍｍ、１．０ｍｍ～３．０ｍｍなどであってもよい。幅１１２は、長さ１１０に等しくてもよく、又は他の構成では、長さ１１０と異なっていてもよい。誘電体共振要素９２の側壁１０２は、周囲の誘電体基板（例えば、図６の誘電体基板９０）に接触してもよい。誘電体基板は、給電プローブ８５Ｈ及び８５Ｖの上に成形されてもよく、又は、開口部、ノッチ、若しくは給電プローブ８５Ｈ及び８５Ｖの存在に対応する他の構造体を含んでもよい。図７の実施例は単なる例示に過ぎず、所望であれば、誘電体共振要素９２は、他の形状（例えば、任意の所望の数の直線及び／又は湾曲した側壁１０２を有する形状）を有してもよい。
導電性トレース８４Ｖ及び８４Ｈはそれぞれ、幅１１８及び高さ１１６を有し得る。幅１１８及び高さ１１６は、高周波伝送線７４Ｖ及び７４Ｈのインピーダンスを誘電体共振要素９２のインピーダンスと整合させるように選択することができる。一例として、幅１１８は、０．３ｍｍ～０．７ｍｍ、０．２ｍｍ～０．８ｍｍ、０．４ｍｍ～０．６ｍｍ、又は他の値であってもよい。高さ１１６は、０．３ｍｍ～０．７ｍｍ、０．２ｍｍ～０．８ｍｍ、０．４ｍｍ～０．６ｍｍ、又は他の値であってもよい。高さ１１６は、幅１１８と等しくてもよく、又は幅１１８と異なっていてもよい。
所望であれば、伝送線７４Ｖ及び７４Ｈは、トレース１２２Ｖ及び１２２Ｈに結合された整合スタブ１２４などの１つ以上の伝送線整合スタブを含み得る。整合スタブ１２４は、高周波伝送線７４Ｈ及び７４Ｖのインピーダンスが誘電体共振要素９２のインピーダンスと整合されることを確実にするのに役立ち得る。整合スタブ１２４は、任意の所望の形状を有してもよく、又は省略されてもよい。導電性トレース８４Ｖ及び８４Ｈは、他の形状（例えば、任意の所望の数の直線及び／又は曲線状の縁部を有する形状）を有してもよい。
所望であれば、スロットは、フレキシブルプリント回路７２上の接地トレース８０内に形成されて、高周波伝送線（単数又は複数）のインピーダンスを誘電体共振要素９２と整合させるのを助けることができる。図８は、接地トレース８０が、高周波伝送線（単数又は複数）のインピーダンスを誘電体共振要素９２と整合させるのを助ける開口部を含むことができる様子を示すアンテナ４０の側断面図である。図８の実施例では、単一の給電プローブのみが示されており、明確にするために、図６の、周囲導電性筐体構造体１２Ｗ、誘電体基板９０、誘電体整合層９４、接着剤９６、後部筐体壁１２Ｒ、ディスプレイ１４、及び他の構成要素５８は省略されている。
図８に示すように、接地トレース８０は、フレキシブルプリント回路７２の底面７８にスロット１２６などのスロット又は開口部を含み得る。アンテナ４０の誘電体共振要素９２は、フレキシブルプリント回路７２に実装することができ、下にあるスロット１２６と位置合わせすることができる。スロット１２６は、幅１２８を有することができる。幅１２８は、例えば、誘電体共振要素９２の幅１１２以上であってもよい（例えば、誘電体共振要素９２の横方向エリアの全体が、スロット１２６と重なり合ってもよい）。スロット１２６は、伝送線７４のインピーダンスを誘電体共振要素９２のインピーダンスと整合させるのに役立ち得る。所望であれば、スロット１２６の存在により、給電プローブ８５が誘電体共振要素９２の追加の電磁モードを励起して、アンテナ４０によってカバーされる周波数及び／又は帯域幅を拡大することを可能にする。幅１２８は、高周波伝送線７４と誘電体共振要素９２との間のインピーダンス整合を最適化するように、及び／又はアンテナ４０の周波数応答（例えば、ピーク応答周波数及び帯域幅）を同調するように、調整することができる。加えて、スロット１２６は、誘電体共振要素９２内の２つの線形偏波（例えば、水平偏波と垂直偏波）の間の結合を最小化するように機能し得る。例えば、スロット１２６は、伝送線７４Ｖ及び７４Ｈ（図７）と関連付けられた送受信機ポート間の接地電流の流れを妨げるのに役立ち得る。
図９は、誘電体共振要素９２が接地トレース８０内の下にあるスロット１２６とどのように（例えば、図８の矢印１３０の方向で取られるように）重なり合うことができるかを示す、アンテナ４０の上視図である。図９の実施例では、明確にするために、図８のフレキシブルプリント回路７２内の誘電材料は省略されている。
図９に示すように、誘電体共振要素９２は、下にある接地トレース８０内のスロット１２６と位置合わせされてもよい。スロット１２６は、矩形形状（例えば、誘電体共振要素９２の横形状と同じ形状）を有してもよく、又は他の形状を有してもよい。信号トレース８２は、誘電体共振要素９２の所与の側壁上に位置する対応する給電プローブ８５内の導電性トレース８４に結合することができる。この実施例は単なる例示に過ぎず、所望であれば、追加の偏波をカバーするために追加の給電プローブ及び高周波伝送線が提供されてもよい。
所望であれば、デバイス１０内の所与のフェーズドアンテナアレイは、異なる偏波をカバーする異なるアンテナを含むことができる（例えば、偏波ダイバーシティを有するフェーズドアンテナアレイを提供する）。例えば、所与のフェーズドアンテナアレイは、水平偏波をカバーするアンテナの第１のセットと、垂直偏波をカバーするアンテナの第２のセットとを含むことができる。デバイス内のスペース消費を最適化するために、アンテナの第１のセットは、フェーズドアンテナアレイ内のアンテナの第２のセットの間でインターリーブすることができる。
図１０は、水平偏波及び垂直偏波の両方をカバーするためのインターリーブされたアンテナを有する、所与のフェーズドアンテナアレイ５４－２の上視図である。図１０に示すように、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、第１の線形偏波（例えば、垂直偏波）で高周波信号を伝達するアンテナ４０Ｖの第１のセットと、直交する第２の線形偏波（例えば、水平偏波）で高周波信号を伝達するアンテナ４０Ｈの第２のセットとを含むことができる。
アンテナ４０Ｈ及び４０Ｖはそれぞれ、対応する給電プローブ８５によって励起される誘電体共振要素９２を含み得る。フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各誘電体共振要素９２は、同じ誘電体基板（例えば、図６の誘電体基板９０）内に実装することができ、又は２つ以上の誘電体基板内に実装することができる。アンテナ４０Ｈ用の給電プローブ８５は、アンテナ４０Ｖ用の給電プローブ８５に対して鉛直に配向されてもよい。この実施例は単なる例示に過ぎない。別の好適な構成では、各アンテナ４０Ｈ及び各アンテナ４０Ｖは、２つの給電プローブ（例えば、図７の給電プローブ８５Ｈ及び８５Ｖ）を含むことができる。このシナリオでは、アンテナ４０Ｈは、図７の給電プローブ８５Ｈを介して高周波信号を伝達することができるのに対し、アンテナ４０Ｖは、給電プローブ８５Ｖを介して高周波信号を伝達することができる。アンテナ４０Ｈ及び４０Ｖは、（例えば、図８及び図９に示すように）接地トレース８０内の下にあるスロット１２６を含んでもよく、又は、（例えば、図６及び図７に示すように）誘電体共振要素９２の下に連続的な接地トレース８０を含んでもよい。
図１０に示すように、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、アンテナの２つ以上のユニットセル１３２（本明細書ではアンテナユニットセル１３２と呼ばれることもある）の繰り返しパターンを含むことができる。各ユニットセル１３２は、対応するアンテナ４０Ｖ及び対応するアンテナ４０Ｈを含むことができる。図１０の実施例では、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、４つのユニットセル１３２を有する。これは単なる例示に過ぎず、所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、４つを超えるユニットセル１３２又は４つ未満のユニットセル１３２を有することができる。
満足のいくビーム形成を可能にするために、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各アンテナ４０Ｈは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各隣接するアンテナ４０Ｈからアンテナ４０Ｈの動作の有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。同様に、各アンテナ４０Ｖは、各隣接するアンテナ４０Ｖからアンテナ４０Ｖの動作の有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。図１０に示すように、各アンテナ４０Ｖは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の１つ又は２つの隣接するアンテナ４０Ｖから距離１３４だけ分離される。同様に、各アンテナ４０Ｈは、１つ又は２つの隣接するアンテナ４０Ｈから距離１３４だけ分離される（例えば、ユニットセル１３２は距離１３４に等しい幅を有してもよい）。距離１３４は、４ｍｍ～６ｍｍ、３ｍｍ～７ｍｍ、３．５ｍｍ～４．５ｍｍ、約４ｍｍなどであってもよい。各アンテナ４０Ｖは、隣接するアンテナ４０Ｈの間の空間内に配置することができ、各アンテナ４０Ｈは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の隣接するアンテナ４０Ｖ間の空間内に配置することができる。一般に、アンテナ４０Ｈ及び４０Ｌなどの誘電体共振器アンテナは、スロットアンテナ又はパッチアンテナなどの他の種類のアンテナよりも占有する横方向エリアが小さいものであり得る。アンテナ４０Ｈ及び４０Ｌを誘電体共振器アンテナとして形成することにより、隣接するアンテナ４０Ｈの間と隣接するアンテナ４０Ｌの間に十分なスペースが存在して、フェーズドアンテナアレイ５４－２内のアンテナ４０Ｈの間でアンテナ４０Ｖをインターリーブすることができる。このように配置されると、フェーズドアンテナアレイ５４－２には、可能な限り小さい面積で偏波ダイバーシティを提供することができ、その一方で、各偏波に対して十分なビーム形成を可能にし得る。
図１０の実施例では、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各アンテナは、同じ周波数帯域（単数又は複数）をカバーする。所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、異なる周波数帯域及び／又は異なる偏波をカバーする異なるアンテナを含むことができる。図１１は、水平偏波及び垂直偏波の両方を使用して異なる周波数帯域をカバーするための異なるアンテナを有する、所与のフェーズドアンテナアレイ５４－２の上視図である。
図１１に示すように、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、アンテナ４０ＶＨの第１のセット、アンテナ４０ＨＨの第２のセット、アンテナ４０ＶＬの第３のセット、及びアンテナ４０ＨＬの第４のセットを含むことができる。アンテナ４０ＶＨ及びアンテナ４０ＨＨはそれぞれ、同じ比較的高い周波数帯域で高周波信号を伝達することができる。アンテナ４０ＶＬ及びアンテナ４０ＨＬはそれぞれ、同じ比較的低い周波数帯域で高周波信号を伝達することができる。アンテナ４０ＶＬ及び４０ＨＬにおける誘電体共振要素９２の寸法（及び任意選択的に、図８及び図９に示されるような下にあるスロット１２６の寸法）は、より低い周波数をサポートするために、アンテナ４０ＶＨ及び４０ＨＨにおける誘電体共振要素９２の寸法よりも大きくてもよい。比較的低い周波数帯域は、例えば、２４ＧＨｚ～３１ＧＨｚ（例えば、２８ＧＨｚ帯域）の周波数、２６ＧＨｚ～３０ＧＨｚの周波数、又は比較的高い周波数帯域よりも低い任意の他の所望の周波数を含んでもよい。比較的高い周波数帯域は、例えば、３７ＧＨｚ～４１ＧＨｚ（例えば、３９ＧＨｚ帯域）の周波数、３８ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数、又は比較的低い周波数帯域よりも高い任意の他の所望の周波数を含んでもよい。
アンテナ４０ＶＨ及び４０ＶＬは両方とも、第１の線形偏波（例えば、垂直偏波）を用いて高周波信号を伝達することができる。アンテナ４０ＨＨ及び４０ＨＬは両方とも、直交する第２の偏波（例えば、水平偏波）を用いて高周波信号を伝達することができる。図１１のフェーズドアンテナアレイ５４－２は、アンテナの１つ以上のユニットセル１３６及び１つ以上のユニットセル１３８（本明細書ではアンテナユニットセル１３６及び１３８と呼ばれることもある）の繰り返しパターンを含むことができる。各ユニットセル１３６は、対応するアンテナ４０ＶＨ、アンテナ４０ＨＨ、及びアンテナ４０ＶＬを含むことができる。各ユニットセル１３８は、対応するアンテナ４０ＶＨ、アンテナ４０ＨＨ、及びアンテナ４０ＨＬを含むことができる。図１１の実施例では、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、２つのユニットセル１３６及び２つのユニットセル１３８を有する。これは単なる例示に過ぎず、所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、任意の所望の数の２つ以上のユニットセル１３６及び２つ以上のユニットセル１３８を有することができる。
満足のいくビーム形成を可能にするために、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各アンテナ４０ＶＨは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の１つ以上の隣接するアンテナ４０ＶＨから比較的高い周波数帯域内の周波数に対応する有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。同様に、各アンテナ４０ＨＨは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の１つ以上の隣接するアンテナ４０ＨＨから比較的高い周波数帯域内の周波数に対応する有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。同時に、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各アンテナ４０ＶＬは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の１つ以上の隣接するアンテナ４０ＶＬから比較的低い周波数帯域内の周波数に対応する有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。同様に、各アンテナ４０ＨＬは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の１つ以上の隣接するアンテナ４０ＨＬから比較的低い周波数帯域内の周波数に対応する有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。
図１１に示すように、各アンテナ４０ＶＨは、１つ又は２つの隣接するアンテナ４０ＶＨから距離１４０だけ分離され、各アンテナ４０ＨＨは、１つ又は２つの隣接するアンテナ４０ＨＨから距離１４０だけ分離され、各アンテナ４０ＶＬは、１つ又は２つの隣接するアンテナ４０ＶＬから距離１４０だけ分離され、各アンテナ４０ＨＬは、１つ又は２つの隣接するアンテナ４０ＨＬから距離１４０だけ分離されている（例えば、ユニットセル１３６及び１３８はそれぞれ、距離１４０に等しい幅を有し得る）。距離１４０は、例えば、アンテナ４０ＶＨ及び４０ＨＨの動作の波長（例えば、フェーズドアンテナアレイ５４－２の比較的高い周波数帯域における周波数に対応する有効波長）の半分にほぼ等しくてもよい。いくつかの実施例として、距離１４０は、４ｍｍ～６ｍｍ、４．５ｍｍ～５．５ｍｍ、３ｍｍ～７ｍｍ、３ｍｍ～５ｍｍ、約４ｍｍなどであってもよい。アンテナ４０ＶＨ、４０ＨＨ、４０ＶＬ、及び４０ＨＬを（パッチ又はスロットアンテナとしてではなく）誘電体共振器アンテナとして形成することにより、隣接するアンテナ４０ＶＨの各ペア間にアンテナ４０ＨＨ及びアンテナ４０ＶＬ又は４０ＨＬのうちの１つの両方を形成するのに十分なスペースが存在し得る。このようにアンテナをインターリーブすることによって、フェーズドアンテナアレイ５４－２には、デバイス１０内の可能な限り小さいエリアを占有しながら、比較的低い周波数帯域及び比較的高い周波数帯域の両方の偏波ダイバーシティを提供することができる。
別の好適な構成では、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各アンテナは、両方の線形偏波を同時にカバーすることができる。図１２は、水平偏波及び垂直偏波の両方を使用して異なる周波数帯域をカバーするための異なるアンテナを有する、所与のフェーズドアンテナアレイ５４－２の上視図である。
図１２に示すように、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、アンテナ４０ＨＢの第１のセット及びアンテナ４０ＬＢの第２のセットを含むことができる。各アンテナ４０ＨＢは、第１の給電プローブ８５Ｖ及び第１の給電プローブに直交する第２の給電プローブ８５Ｈを含むことができる。同様に、各アンテナ４０ＬＢは、第１の給電プローブ８５Ｖ及び第１の給電プローブに直交する第２の給電プローブ８５Ｈを含むことができる。アンテナ４０ＨＢはそれぞれ、水平偏波及び垂直偏波の両方を用いて、比較的高い周波数帯域（例えば、３９ＧＨｚの周波数帯域）で高周波信号を伝達することができる。アンテナ４０ＬＢはそれぞれ、水平偏波及び垂直偏波の両方を用いて、比較的低い周波数帯域（例えば、２８ＧＨｚの周波数帯域）で高周波信号を伝達することができる。アンテナ４０ＬＢにおける誘電体共振要素９２の寸法（及び任意選択的に、図８及び図９に示されるような下にあるスロット１２６の寸法）は、より低い周波数をサポートするために、アンテナ４０ＨＢにおける誘電体共振要素９２の寸法よりも大きくてもよい。所望であれば、制御回路（例えば、図２の制御回路２８）は、アンテナが単一の偏波のみを伝達するように、任意の所与の時間に、アンテナ４０ＨＢ及び／又はアンテナ４０ＬＢ内の給電プローブ８５Ｖ及び８５Ｈのうちの１つのみを選択的にアクティブ化することができる。
図１２のフェーズドアンテナアレイ５４－２は、２つ以上のユニットセル１４２（本明細書ではアンテナユニットセル１４２と呼ばれることもある）の繰り返しパターンを含むことができる。各ユニットセル１４２は、対応するアンテナ４０ＨＢ及び対応するアンテナ４０ＬＢを含むことができる。図１２の実施例では、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、４つのユニットセル１４２を有する。これは単なる例示に過ぎず、所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、任意の所望の数の２つ以上のユニットセル１４２を有することができる。
満足のいくビーム形成を可能にするために、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各アンテナ４０ＬＢは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の１つ以上の隣接するアンテナ４０ＬＢから比較的低い周波数帯域内の周波数に対応する有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。同様に、各アンテナ４０ＨＢは、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の１つ以上の隣接するアンテナ４０ＨＢから比較的高い周波数帯域内の周波数に対応する有効波長のおよそ半分の位置に配置することができる。図１２に示すように、各アンテナ４０ＨＢは、隣接する１つ又は２つの隣接するアンテナ４０ＨＢから距離１４４だけ分離され、各アンテナ４０ＬＢは、隣接する１つ又は２つの隣接するアンテナ４０ＬＢから距離１４４だけ分離される（例えば、ユニットセル１４２はそれぞれ距離１４４に等しい幅を有してもよい）。距離１４４は、例えば、アンテナ４０ＨＢの動作の波長（例えば、フェーズドアンテナアレイ５４－２の比較的高い周波数帯域における周波数に対応する有効波長）の半分にほぼ等しくてもよい。いくつかの実施例として、距離１４４は、４ｍｍ～６ｍｍ、４．５ｍｍ～５．５ｍｍ、３ｍｍ～７ｍｍ、３ｍｍ～５ｍｍ、約４ｍｍなどであってもよい。アンテナ４０ＨＢ及び４０ＬＢを（パッチ又はスロットアンテナとしてではなく）誘電体共振器アンテナとして形成することにより、フェーズドアンテナアレイ５４－２内のアンテナ４０ＨＢの各ペアの間にアンテナ４０ＬＢを形成するのに十分なスペースが存在し得る。このようにアンテナをインターリーブすることによって、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、デバイス１０内の可能な限り小さいエリアを占有しながら、比較的低い周波数帯域及び比較的高い周波数帯域の両方において直交偏波をカバーすることができる。
図１０から図１２の実施例は、単なる例示に過ぎない。所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、２次元パターンで配置されたアンテナを含むことができる。このように配置されると、同じ偏波及び周波数帯域のアンテナ間に、垂直方向で、図１０から図１２に示す水平方向と同様の間隔を設けることができる。例えば、フェーズドアンテナアレイ内のアンテナの隣接する列は、互いに対して互い違いにすることができる（例えば、垂直に隣接するアンテナが同じ周波数帯域及び偏波をカバーしないことを確実にするために）。
１つ以上のフェーズドアンテナアレイ５４－２は、ディスプレイを介して放射するために、ディスプレイ１４の周辺部に沿ってデバイス１０内の任意の所望の場所に（例えば、図１のディスプレイ１４の非アクティブエリアＩＡ内に）実装することができる。図１３は、所与のフェーズドアンテナアレイ５４－２が周囲導電性筐体構造体１２Ｗ内のノッチと、どのように位置合わせされ得るかを示す、デバイス１０の上視図である。
図１３に示すように、周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、デバイス１０のディスプレイモジュール６８の周囲に延びることができる。図５及び図６のディスプレイカバー層５６は、明確にするために図１３から省略されている。周囲導電性筐体構造体１２Ｗは、内側に突出するリップ１４８（本明細書では、棚部又はデータムと呼ばれることもある）及び隆起部１４６を含んでもよい。隆起部１４６は、ディスプレイカバー層の周縁部の周囲に延びてもよい。周囲導電性筐体構造体１２Ｗのリップ１４８は、ノッチ１５０などの開口部を含んでもよい。フェーズドアンテナアレイ５４－２（例えば、単一の偏波及び周波数帯域をカバーするフェーズドアンテナアレイ、図１０に示すような同じ周波数帯域（単数又は複数）内の複数の偏波をカバーするフェーズドアンテナアレイ、又は図１１及び図１２に示すような複数の偏波及び複数の周波数帯域をカバーするフェーズドアンテナアレイ）は、リップ１４８の下に実装され、ノッチ１５０と位置合わせされてもよい。
フェーズドアンテナアレイ５４－２内のアンテナ４０はそれぞれ、１つ以上の誘電体基板９０によって取り囲まれた誘電体共振要素９２を含むことができる。フェーズドアンテナアレイ５４－２内の各アンテナ４０は、同じフレキシブルプリント回路７２内の対応する高周波伝送線を使用して給電することができる。この実施例は単なる例示に過ぎず、所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２内の２つ以上のアンテナ４０は、別個のフレキシブルプリント回路内の高周波伝送線を使用して給電することができる。フェーズドアンテナアレイ５４－２内のアンテナ４０は、ノッチ１５０及びディスプレイカバー層（図示せず）を介して高周波信号を伝達することができる。フェーズドアンテナアレイ５４－２は、デバイス１０の前面の上の半球内でビームステアリングを実行することができる。図１３の実施例は、単なる例示に過ぎない。所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２内のアンテナ４０は、複数の行及び列のアンテナを有する２次元パターンで配置されてもよく、又は他のパターンで配置されてもよい。
所望であれば、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、デバイス１０内の他の場所に配置されてもよい。１つの好適な構成では、フェーズドアンテナアレイ５４－２は、ディスプレイ１４（図１）のアクティブエリアＡＡ内のノッチ８内に配置することができる。図１４は、フェーズドアンテナアレイ５４－２がディスプレイ１４のアクティブエリアＡＡ内のノッチ８と、どのように位置合わせされ得るかを示す上視図である。
図１４に示すように、ディスプレイ１４内のディスプレイモジュール６８は、ノッチ８を含んでもよい。図５及び図６のディスプレイカバー層５６は、明確にするために図１４から省略されている。ディスプレイモジュール６８は、ディスプレイ１４のアクティブエリアＡＡを形成することができ、ノッチ８は、ディスプレイ１４の非アクティブエリアＩＡの一部を形成する（図１）。ノッチ８の縁部は、周囲導電性筐体構造体１２Ｗ及びディスプレイモジュール６８によって画定されてもよい。例えば、ノッチ８は、ディスプレイモジュール６８によって画定される２つ以上の縁部（例えば、３つの縁部）、及び周囲導電性筐体構造体１２Ｗによって画定される１つ以上の縁部を有してもよい。
デバイス１０は、ノッチ８内にスピーカポート１６（例えば、耳スピーカ）を含んでもよい。所望であれば、デバイス１０は、ノッチ１０内に他の構成要素１５２を含んでもよい。他の構成要素１５２は、１つ以上のカメラ、赤外線画像センサ、赤外線発光器（例えば、赤外線ドットプロジェクタ及び／又はフラッドイルミネータ）、周辺光センサ、指紋センサ、静電容量式近接センサ、熱センサ、湿度センサ、又は任意の他の所望の入出力構成要素（例えば、図２の入出力デバイス２６）などの１つ以上の画像センサを含んでもよい。１つ以上のフェーズドアンテナアレイ５４－２は、他の構成要素１５２又はスピーカポート１６によって占有されていないノッチ８の部分（単数又は複数）と位置合わせされてもよい。ノッチ８と位置合わせされたフェーズドアンテナアレイ５４－２は、１次元フェーズドアンテナアレイ５４－２'などの１次元フェーズドアンテナアレイ、及び／又は２次元フェーズドアンテナアレイ５４－２''などの２次元フェーズドアンテナアレイを含むことができる。誘電体共振要素９２は、同じ周波数をカバーするパッチアンテナ又はスロットアンテナよりも占有する横方向エリアが小さいので、フェーズドアンテナアレイ５４－２'及び５４－２''はノッチ８内に収まることができ、スピーカポート１６及び他の構成要素１５２の存在にもかかわらず、満足のいくアンテナ効率を依然として呈することができる。
所望であれば、複数のフェーズドアンテナアレイ５４－２は、周囲導電性筐体構造体１２Ｗ内の複数のノッチ（例えば、図１３の複数のノッチ１５０）と位置合わせされてもよく、及び／又はディスプレイモジュール６８内のノッチ８と位置合わせされてもよい。フェーズドアンテナアレイ５４－２は、デバイス１０の前面の上の半球の一部又は全ての中で１０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの１つ以上の周波数帯域でビームステアリングを提供することができる。デバイス１０の後部におけるフェーズドアンテナアレイ５４－１（図５）の動作と組み合わせると、デバイス１０内のフェーズドアンテナアレイは、デバイス１０の周りのほぼ全球内のカバレッジを集合的に提供することができる。
一実施形態によれば、筐体と、筐体に実装されたディスプレイカバー層を有するディスプレイと、筐体内にあって、ディスプレイカバー層を介して１０ＧＨｚを超える周波数で高周波信号を伝達するように構成されている、プローブ給電誘電体共振器アンテナと、を含む電子デバイスが提供される。
別の実施形態によれば、プローブ給電誘電体共振器アンテナは、誘電体共振要素と、誘電体共振要素上の給電プローブであって、誘電体共振要素を励起して高周波信号を放射するように構成されている、給電プローブと、を含む。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、プリント回路であって、誘電体共振要素が実装されているプリント回路と、プリント回路上にあって給電プローブに結合されている高周波伝送線と、を含む。
別の実施形態によれば、高周波伝送線は信号トレースを含み、給電プローブは、誘電体共振要素上にパターン化されて信号トレースに結合されている導電性トレースを含む。
別の実施形態によれば、導電性トレースは、高周波伝送線のインピーダンスを誘電体共振要素のインピーダンスと整合させるように構成されている。
別の実施形態によれば、信号トレースは、高周波伝送線のインピーダンスを誘電体共振要素のインピーダンスと整合させるように構成されている整合スタブを含む。
別の実施形態によれば、給電プローブは、誘電体共振要素の第１の側壁に実装されており、プローブ給電誘電体共振器アンテナは、誘電体共振要素の第２の側壁に実装された追加の給電プローブを含み、第２の側壁は、第１の側壁に直交し、追加の給電プローブは、誘電体共振要素を励起して高周波信号を放射するように構成されている。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、プリント回路上に接地トレースを含み、接地トレースは、誘電体共振要素と重なり合うスロットを画定する。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、誘電体共振要素とディスプレイカバー層との間に介在する誘電体整合層を含み、誘電体共振要素は、第１の誘電率を有し、ディスプレイカバー層は、第１の誘電率よりも大きい第２の誘電率を有し、誘電体整合層は、第２の誘電率よりも大きく、かつ第１の誘電率よりも小さい第３の誘電率を有する。
別の実施形態によれば、誘電体共振要素は、ジルコニアを含む。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、電子デバイスの周囲に延在する周囲導電性筐体構造体であって、ディスプレイカバー層が周囲導電性筐体構造体に実装されている、周囲導電性筐体構造体と、周囲導電性筐体構造体内のノッチであって、プローブ給電誘電体共振要素はノッチと位置合わせされてノッチを介して高周波信号を伝達するように構成されている、ノッチと、を含む。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、電子デバイスの周囲に延在する周囲導電性筐体構造体であって、ディスプレイカバー層が周囲導電性筐体構造体に実装されている、周囲導電性筐体構造体と、ディスプレイカバー層を介して光を放出するように構成されているディスプレイモジュールであって、ディスプレイモジュールがノッチを含み、ノッチが、ディスプレイモジュールと周囲導電性筐体構造体とによって画定される縁部を有する、ディスプレイモジュールと、ノッチと位置合わせされたオーディオスピーカと、ノッチと位置合わせされた画像センサであって、プローブ給電誘電体共振器アンテナが、ノッチと位置合わせされて、ノッチを介して高周波信号を伝達するように構成されている、画像センサと、を含む。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、電子デバイスの周囲に延在する周囲導電性筐体構造体であって、ディスプレイカバー層が周囲導電性筐体構造体に実装されている、周囲導電性筐体構造体と、ディスプレイカバー層に対向する後部筐体壁と、後部筐体壁を介して１０ＧＨｚを超える追加の周波数で追加の高周波信号を伝達するように構成されているフェーズドアンテナアレイと、を含む。
一実施形態によれば、プリント回路と、プリント回路に実装された誘電体カラムと、誘電体カラムと重なり合う誘電体カバー層と、誘電体カラム上の導電性パッチと、導電性パッチに結合された高周波伝送線であって、導電性パッチは、誘電体カラムを励起して誘電体カバー層を介して１０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数で高周波信号を放射するように構成されている、高周波伝送線と、を含む電子デバイスが提供される。
別の実施形態によれば、導電パッチは、誘電体カラムを励起して、高周波信号を第１の線形偏波を用いて放射するように構成されており、電子デバイスは、誘電体カラム上の追加の導電性パッチと、追加の導電性パッチに結合されている追加の高周波伝送線であって、追加の導電性パッチは、誘電体カラムを励起して、周波数で第１の線形偏波に直交する第２の線形偏波を用いて追加の高周波信号を放射するように構成されている、追加の高周波伝送線と、を含む。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、プリント回路上に接地トレースを含み、接地トレースは、誘電体カラムと位置合わせされたスロットを画定し、スロットは、高周波伝送線のインピーダンスを誘電体カラムのインピーダンスと整合させるように構成されている。
別の実施形態によれば、電子デバイスは、プリント回路に実装され、誘電体カラムを横方向に取り囲む誘電体基板を含み、誘電体カラムは、第１の誘電率を有し、誘電体基板は、第１の誘電率より少なくとも１０．０小さい第２の誘電率を有する。
一実施形態によれば、フェーズドアンテナアレイと、フェーズドアンテナアレイに重なり合う誘電体カバー層とを含む、電子デバイスが提供され、フェーズドアンテナアレイは、誘電体カバー層を介して第１の周波数で第１の高周波信号を伝達するように構成されているアンテナの第１のセットであって、第１のセット内の各アンテナが、第１の誘電体共振要素と、第１の誘電体共振要素上の第１及び第２の給電プローブとを有し、第１の給電プローブは、第１の誘電体共振要素を励起して第１の高周波信号を第１の線形偏波を用いて放射するように構成されており、第２の給電プローブは、第１の誘電体共振要素を励起して第１の線形偏波に直交する第２の線形偏波を用いて第１の高周波信号を放射するように構成されている、アンテナの第１のセットと、誘電体カバー層を介して第２の周波数で第２の高周波信号を伝達するように構成されているアンテナの第２のセットであって、第２のセット内のアンテナは、第１のセット内のアンテナの間にインターリーブされている、アンテナの第２のセットと、を含む。
別の実施形態によれば、第２のセット内の各アンテナが、第２の誘電体共振要素と、第２の誘電体共振要素上の第３及び第４の給電プローブと、を有し、第３の給電プローブは、第２の誘電体共振要素を励起して第２の高周波信号を第１の線形偏波を用いて放射するように構成されており、第４の給電プローブは、第２の誘電体共振要素を励起して第２の高周波信号を第２の線形偏波を用いて放射するように構成されている。
別の実施形態によれば、第１の周波数は２４ＧＨｚ～３１ＧＨｚの周波数を含み、第２の周波数は３７ＧＨｚ～４１ＧＨｚの周波数を含む。
前述は単なる例示であり、当業者は、記載された実施形態の範囲及び精神から逸脱することなく、様々な修正を行うことができる。前述の実施形態は、個別に又は任意の組み合わせで実装することができる。

Claims (20)

  1. 筐体と、
    前記筐体に実装されたディスプレイカバー層を有するディスプレイと、
    前記筐体内にあるプリント回路と、
    前記筐体内にあって、前記ディスプレイカバー層を介して１０ＧＨｚを超える周波数で高周波信号を伝達するように構成され、前記プリント回路に実装された誘電体共振要素を含んだ、プローブ給電誘電体共振器アンテナと、
    を備え、
    前記誘電体共振要素が、前記プリント回路から前記ディスプレイカバー層の方向に延在する、電子デバイス。
  2. 前記プローブ給電誘電体共振器アンテナが、
    前記誘電体共振要素上の給電プローブであって、前記誘電体共振要素を励起して前記高周波信号を放射するように構成されている、給電プローブを更に備える、請求項１に記載の電子デバイス。
  3. 前記プリント回路上にあって前記給電プローブに結合されている、高周波伝送線を更に備える、請求項２に記載の電子デバイス。
  4. 前記高周波伝送線が信号トレースを含み、前記給電プローブが、前記誘電体共振要素上にパターン化されて前記信号トレースに結合されている導電性トレースを含む、請求項３に記載の電子デバイス。
  5. 前記導電性トレースが、前記高周波伝送線のインピーダンスを前記誘電体共振要素のインピーダンスと整合させるように構成されている、請求項４に記載の電子デバイス。
  6. 前記信号トレースが、前記高周波伝送線のインピーダンスを前記誘電体共振要素のインピーダンスと整合させるように構成されている整合スタブを含む、請求項４に記載の電子デバイス。
  7. 前記給電プローブが、前記誘電体共振要素の第１の側壁に実装されており、前記プローブ給電誘電体共振器アンテナが、
    前記誘電体共振要素の第２の側壁に実装された追加の給電プローブであって、前記第２の側壁が前記第１の側壁に直交し、前記追加の給電プローブが、前記誘電体共振要素を励起して前記高周波信号を放射するように構成されている、追加の給電プローブ
    を更に含む、請求項４に記載の電子デバイス。
  8. 筐体と、
    前記筐体に実装されたディスプレイカバー層を有するディスプレイと、
    前記筐体内にあって、前記ディスプレイカバー層を介して１０ＧＨｚを超える周波数で高周波信号を伝達するように構成されている、プローブ給電誘電体共振器アンテナと、
    プリント回路と、を備える電子デバイスであって、
    前記プローブ給電誘電体共振器アンテナが、
    前記プリント回路に実装された誘電体共振要素と、
    前記誘電体共振要素上の給電プローブとを備え、前記給電プローブは、前記誘電体共振要素上にパターン化されるとともに、前記誘電体共振要素を励起して前記高周波信号を放射するように構成されている導電性トレースを備え、
    前記電子デバイスは、
    前記プリント回路上にあって前記給電プローブに結合されており、前記給電プローブに結合されている信号トレースを備える高周波伝送線と、
    前記プリント回路上の接地トレースであって、前記接地トレースが、前記誘電体共振要素と重なり合うスロットを画定する、接地トレースと、
    を更に備える、電子デバイス。
  9. 筐体と、
    前記筐体に実装されたディスプレイカバー層を有するディスプレイと、
    前記筐体内にあって、前記ディスプレイカバー層を介して１０ＧＨｚを超える周波数で高周波信号を伝達するように構成されている、プローブ給電誘電体共振器アンテナと、を備える電子デバイスであって、
    前記プローブ給電誘電体共振器アンテナが、
    誘電体共振要素と、
    前記誘電体共振要素上の給電プローブとを備え、前記給電プローブは、前記誘電体共振要素を励起して前記高周波信号を放射するように構成され、
    前記電子デバイスは、
    前記誘電体共振要素と前記ディスプレイカバー層との間に介在する誘電体整合層であって、前記誘電体共振要素は、第１の誘電率を有し、前記ディスプレイカバー層は、前記第１の誘電率よりも大きい第２の誘電率を有し、前記誘電体整合層は、前記第２の誘電率よりも大きく、かつ前記第１の誘電率よりも小さい第３の誘電率を有する、誘電体整合層
    を更に備える、電子デバイス。
  10. 前記誘電体共振要素がジルコニアを含む、請求項２に記載の電子デバイス。
  11. 筐体と、
    前記筐体に実装されたディスプレイカバー層を有するディスプレイと、
    前記筐体内にあって、前記ディスプレイカバー層を介して１０ＧＨｚを超える周波数で高周波信号を伝達するように構成されている、プローブ給電誘電体共振器アンテナと、を備える電子デバイスであって、
    前記電子デバイスの周囲に延在する周囲導電性筐体構造体であって、前記ディスプレイカバー層が前記周囲導電性筐体構造体に実装されている、周囲導電性筐体構造体と、
    前記周囲導電性筐体構造体内のノッチであって、前記プローブ給電誘電体共振器アンテナは、前記ノッチと位置合わせされて前記ノッチを介して前記高周波信号を伝達するように構成されている、ノッチと、
    を更に備える、電子デバイス。
  12. 筐体と、
    前記筐体に実装されたディスプレイカバー層を有するディスプレイと、
    前記筐体内にあって、前記ディスプレイカバー層を介して１０ＧＨｚを超える周波数で高周波信号を伝達するように構成されている、プローブ給電誘電体共振器アンテナと、を備える電子デバイスであって、
    前記電子デバイスの周囲に延在する周囲導電性筐体構造体であって、前記ディスプレイカバー層が前記周囲導電性筐体構造体に実装されている、周囲導電性筐体構造体と、
    前記ディスプレイカバー層を介して光を放出するように構成されているディスプレイモジュールであって、前記ディスプレイモジュールがノッチを含み、前記ノッチが、前記ディスプレイモジュールと前記周囲導電性筐体構造体とによって画定される縁部を有する、ディスプレイモジュールと、
    前記ノッチと位置合わせされたオーディオスピーカと、
    前記ノッチと位置合わせされた画像センサであって、前記プローブ給電誘電体共振器アンテナが、前記ノッチと位置合わせされて、前記ノッチを介して前記高周波信号を伝達するように構成されている、画像センサと、
    を更に備える、電子デバイス。
  13. 筐体と、
    前記筐体に実装されたディスプレイカバー層を有するディスプレイと、
    前記筐体内にあって、前記ディスプレイカバー層を介して１０ＧＨｚを超える周波数で高周波信号を伝達するように構成されている、プローブ給電誘電体共振器アンテナと、を備える電子デバイスであって、
    前記電子デバイスの周囲に延在する周囲導電性筐体構造体であって、前記ディスプレイカバー層が前記周囲導電性筐体構造体に実装されている、周囲導電性筐体構造体と、
    前記ディスプレイカバー層に対向する後部筐体壁と、
    前記後部筐体壁を介して１０ＧＨｚを超える追加の周波数で追加の高周波信号を伝達するように構成されているフェーズドアンテナアレイと、
    を更に備える、電子デバイス。
  14. プリント回路と、
    前記プリント回路に実装された誘電体カラムと、
    前記誘電体カラムと重なり合う誘電体カバー層と、
    前記誘電体カラム上の導電性パッチと、
    前記導電性パッチに結合された高周波伝送線であって、前記導電性パッチは、前記誘電体カラムを励起して前記誘電体カバー層を介して１０ＧＨｚ～３００ＧＨｚの周波数で高周波信号を放射するように構成されている、高周波伝送線と、
    前記誘電体カラムと前記誘電体カバー層との間に介在する誘電体整合層であって、前記誘電体カラムは、第１の誘電率を有し、前記誘電体カバー層は、前記第１の誘電率よりも大きい第２の誘電率を有し、前記誘電体整合層は、前記第２の誘電率よりも大きく、かつ前記第１の誘電率よりも小さい第３の誘電率を有する、誘電体整合層と
    を備える、電子デバイス。
  15. 前記導電性パッチが、前記誘電体カラムを励起して、前記高周波信号を第１の線形偏波を用いて放射するように構成されており、前記電子デバイスは、
    前記誘電体カラム上の追加の導電性パッチと、
    前記追加の導電性パッチに結合されている追加の高周波伝送線であって、前記追加の導電性パッチは、前記誘電体カラムを励起して、前記周波数で前記第１の線形偏波に直交する第２の線形偏波を用いて追加の高周波信号を放射するように構成されている、追加の高周波伝送線と、
    を更に備える、請求項１４に記載の電子デバイス。
  16. 前記プリント回路上の接地トレースであって、前記接地トレースは、前記誘電体カラムと位置合わせされたスロットを画定し、前記スロットは、前記高周波伝送線のインピーダンスを前記誘電体カラムのインピーダンスと整合させるように構成されている、接地トレースと、
    を更に備える、請求項１５に記載の電子デバイス。
  17. 前記プリント回路に実装され、前記誘電体カラムを横方向に取り囲む誘電体基板であって、前記誘電体カラムは、第１の誘電率を有し、前記誘電体基板は、前記第１の誘電率より少なくとも１０．０小さい第２の誘電率を有する、誘電体基板
    を更に備える、請求項１４に記載の電子デバイス。
  18. 電子デバイスであって、
    フェーズドアンテナアレイと、
    前記フェーズドアンテナアレイに重なり合う誘電体カバー層とを備え、前記フェーズドアンテナアレイは、
    前記誘電体カバー層を介して第１の周波数で第１の高周波信号を伝達するように構成されているアンテナの第１のセットであって、前記第１のセット内の各アンテナが、第１の誘電体共振要素と、前記第１の誘電体共振要素上の第１及び第２の給電プローブとを有し、前記第１の給電プローブは、前記第１の誘電体共振要素を励起して前記第１の高周波信号を第１の線形偏波を用いて放射するように構成されており、前記第２の給電プローブは、前記第１の誘電体共振要素を励起して前記第１の線形偏波に直交する第２の線形偏波を用いて前記第１の高周波信号を放射するように構成されている、アンテナの第１のセットと、
    前記誘電体カバー層を介して第２の周波数で第２の高周波信号を伝達するように構成されているアンテナの第２のセットであって、前記第２のセット内の前記アンテナは、前記第１のセット内の前記アンテナの間にインターリーブされている、アンテナの第２のセットと、
    を含む、
    電子デバイス。
  19. 前記第２のセット内の各アンテナが、第２の誘電体共振要素と、前記第２の誘電体共振要素上の第３及び第４の給電プローブと、を有し、前記第３の給電プローブは、前記第２の誘電体共振要素を励起して前記第２の高周波信号を前記第１の線形偏波を用いて放射するように構成されており、前記第４の給電プローブは、前記第２の誘電体共振要素を励起して前記第２の高周波信号を前記第２の線形偏波を用いて放射するように構成されている、請求項１８に記載の電子デバイス。
  20. 前記第１の周波数は２４ＧＨｚ～３１ＧＨｚの周波数を含み、前記第２の周波数は３７ＧＨｚ～４１ＧＨｚの周波数を含む、請求項１８に記載の電子デバイス。
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