特開 2024-2956 独立した信号較正を備えたフェーズドアレイアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024002956

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】独立した信号較正を備えたフェーズドアレイアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20231228BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q21/06

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023101710

(22)【出願日】2023-06-21

(31)【優先権主張番号】63/366,939

(32)【優先日】2022-06-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/065,957

(32)【優先日】2022-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】523225520

【氏名又は名称】トロン フューチャー テック インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】チャン リー ハン

(72)【発明者】

【氏名】ワン ユー－ジウ

【テーマコード（参考）】

5J021

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J021AA05

5J021AA09

5J021AA11

5J021AB06

5J021CA03

5J021CA06

5J021DB02

5J021DB03

5J021FA13

5J021GA02

5J021HA07

5J021JA06

5J021JA08

5J045CA04

5J045DA10

5J045FA02

5J045HA02

5J045MA07

5J045NA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】各アンテナ装置の位相較正を容易かつ正確に管理することができるフェーズドアレイアンテナを提供する。
【解決手段】アンテナ装置は、基板と、第一の層に編成され、基板上に配置された接地板３２６と、第一の層に隣接する第二の層に編成され、第一のＲＦ信号及び第二のＲＦ信号をそれぞれ送信する第一の信号ポート３０２及び第二の信号ポート３０４と、第二の層に編成され、第一の信号ポート及び第二の信号ポートにそれぞれ接続された第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４と、基板の上に配置された放射素子２０６と、を含む。基板は、放射素子２０６と第一の給電又は第二の給電線との間に第一の信号チャネル及び第二の信号チャネルを提供するように編成され、第一の給電線及び第二の給電線は、異なる線長を有し、放射素子２０６は、第一の信号チャネル及び第二の信号チャネルに少なくとも部分的に重なる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナ装置であって、
基板と、
第一の層に編成され、前記基板上に配置された第一の接地板と、
前記第一の層に隣接する第二の層に編成され、それぞれ第一の無線周波数（ＲＦ）信号及び第二のＲＦ信号を送信するように構成された第一の信号ポート及び第二の信号ポートと、
前記第二の層に編成され、それぞれ前記第一の信号ポート及び前記第二の信号ポートに接続される第一の給電線及び第二の給電線と、
前記基板上に配置された放射素子と、
を備え、
前記基板は、前記第一及び第二のＲＦ信号を送信するために、前記放射素子と前記第一又は第二の給電線との間に第一の信号チャネル及び第二の信号チャネルを提供するように編成され、前記第一の給電線及び前記第二の給電線は、異なる線長を有し、前記放射素子は、上面図から見て、前記第一の信号チャネル及び前記第二の信号チャネルに少なくとも部分的に重なる、アンテナ装置。

【請求項2】

前記第一の接地板は、前記第一の信号チャネルの一部として機能する第一のスリットを形成するように構成され、前記第一のスリットに隣接して、前記第二の信号チャネルの一部として機能する第二のスリットを形成するように構成される、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第一のスリットと前記第二のスリットは、前記第一の接地板の一部によって分離される、請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記放射素子は、前記第一のスリットの全体と前記第二のスリットの全体とに実質的に重なる、請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記基板は透明であり、前記放射素子の投影領域内には導電素子が存在しない、請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記第一のスリットは、第一のセクションを含み、前記第二のスリットは、前記第一のセクションに実質的に垂直な第二のセクションを含む、請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記第一のスリットは、前記第一のセクションに接続され、前記第一のセクションに実質的に垂直な第三のセクションをさらに含む、請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記第二の層の下に配置され、前記第一及び第二のＲＦ信号が前記放射素子に送信される前又は前記第一及び第二のＲＦ信号が前記放射素子から受信された後に、前記第一及び第二のＲＦ信号に対して振幅較正又は位相較正を独立して行うように構成されたＲＦチップをさらに含む、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記第一の層に編成された第二の接地板をさらに備え、前記第二の接地板は、前記第一の接地板を横方向に囲み、前記第一の接地板から分離される、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記基板内に延在し、前記放射素子を前記第一の給電線及び前記第二の給電線にそれぞれ接続する第一の導電ビア及び第二の導電ビアをさらに備え、前記第一の導電ビア及び前記第二の導電ビアは、それぞれ前記第一の信号チャネル及び前記第二の信号チャネルとして機能する、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

前記第一の導電ビア又は前記第二の導電ビアは、前記第一の接地板から電気的に絶縁されている、請求項１０に記載のアンテナ装置。

【請求項12】

前記第一の給電線と前記第二の給電線との間の給電線長差は、前記第一のＲＦ信号と前記第二のＲＦ信号との間の実質的に９０°の位相差に対応する、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項13】

基板と、
前記基板上に形成されたアンテナ装置のアレイと、
を備える、アンテナアレイであって、前記アンテナ装置のそれぞれは、
第一の層に編成され、前記基板の第一の表面上に配置された第一の接地板と、
前記第一の層に隣接する第二の層に編成され、第一の無線周波数（ＲＦ）信号及び第二のＲＦ信号を送信するように構成された、第一の信号ポート及び第二の信号ポートと、
前記第二の層に編成され、前記第一の信号ポート及び前記第二の信号ポートにそれぞれ接続される第一の給電線及び第二の給電線と、
前記第一の表面とは反対側の前記基板の第二の表面上に配置された第三層の放射素子と、
を備え、
前記第一の接地板は、前記第一及び第二のＲＦ信号を送信するために、第一のスリット及び第二のスリットを前記第一の層に形成するように編成され、前記第一の給電線及び前記第二の給電線は、異なる線長を有し、前記放射素子は、上面図から見て、前記第一のスリット及び前記第二のスリットに少なくとも部分的に重なる、アンテナアレイ。

【請求項14】

前記アンテナ装置のそれぞれの前記放射素子は、実質的に円形又は楕円形の形状を有する、請求項１３に記載のアンテナアレイ。

【請求項15】

前記第一のスリットは、線形状を含み、前記第二のスリットは、Ｕ字形状を含む、請求項１３に記載のアンテナアレイ。

【請求項16】

前記アンテナ装置のそれぞれは、それぞれの前記アンテナ装置の前記第一の接地板のそれぞれを互いに分離する第二の接地板をさらに備える、請求項１３に記載のアンテナアレイ。

【請求項17】

前記第二の接地板は、実質的に長方形の円周を有する、請求項１６に記載のアンテナ装置。

【請求項18】

前記第一の接地板は、円形又は楕円形である、請求項１３に記載のアンテナアレイ。

【請求項19】

前記第一の給電線は、第一のノードを含み、前記第二の給電線は、第二のノードを含み、前記第一のノード及び前記第二のノードは、前記第一のスリット及び前記第二のスリットにそれぞれ重なる、請求項１３に記載のアンテナアレイ。

【請求項20】

前記第一の給電線又は前記第二の給電線は、対応する前記第一のスリット又は前記第二のスリットを横切る突出部をさらに備える、請求項１３に記載のアンテナアレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（優先権主張及び相互参照）
本出願は、２０２２年６月２４日に出願された米国仮出願第６３／３６６，９３９号、及び２０２２年１２月１４日に出願された米国非仮出願第１８／０６５，９５７号の優先権を主張し、これらの開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、フェーズドアレイアンテナに関する。

【背景技術】

【0003】

現代の無線通信技術において、衛星通信は、従来の地上通信技術と比較して、より良い信号カバレッジ及び高帯域幅等の利点があるので、多くの注目を浴びている。一般的なセルラー地上波通信に衛星通信を組み込んで、無線通信ネットワークのカバレッジと帯域幅を高めることが有望視されているようである。さらに、比較的長い伝送距離で電力効率を向上させるために、衛星通信と連携するフェーズドアレイアンテナ技術が通常採用されている。しかしながら、アンテナアレイを構成する個々のアンテナ装置の位相遅延は、短遅延かつ高精度に制御する必要があり、フェーズドアレイアンテナのコストは、依然として非常に高い。そのため、衛星通信を利用した製品化は満足のいくものではない。そのため、その製造コストを下げるために、位相制御設計を改善した新しいフェーズドアレイアンテナとそのテスト方法を開発する必要がある。

【発明の概要】

【0004】

本開示の実施形態によれば、アンテナ装置は、基板と、第一の層に編成され、基板上に配置された第一の接地板と、第一の層に隣接する第二の層に編成され、第一の無線周波数（ＲＦ）信号及び第二のＲＦ信号をそれぞれ送信するように構成された第一の信号ポート及び第二の信号ポートと、第二の層に編成され、第一の信号ポート及び第二の信号ポートにそれぞれ接続された第一の給電線及び第二の給電線と、基板上に配置された放射素子とを含む。基板は、第一及び第二のＲＦ信号を送信するために、放射素子と第一又は第二の給電線との間に第一の信号チャネル及び第二の信号チャネルを提供するように編成され、第一の給電線及び第二の給電線は、異なる線長を有し、放射素子は、上面図から見て、第一の信号チャネル及び第二の信号チャネルに少なくとも部分的に重なる。

【0005】

本開示の実施形態によれば、アンテナアレイは、基板と、基板上に形成されたアンテナ装置のアレイと、を含む。アンテナ装置のそれぞれは、第一の層に編成され、基板の第一の表面上に配置された第一の接地板と、第一の層に隣接する第二の層に編成され、第一の無線周波数（ＲＦ）信号及び第二のＲＦ信号を送信するように構成された第一の信号ポート及び第二の信号ポートと、第二の層に編成され、第一の信号ポート及び第二の信号ポートにそれぞれ接続する第一の給電線及び第二の給電線と、第一の表面とは反対の基板の第二の表面上に配置された第三の層の放射素子と、を備える。第一の接地板は、第一及び第二のＲＦ信号を送信するために、第一のスリット及び第二のスリットを第一の層に形成するように編成され、第一の給電線及び第二の給電線は、異なる線長を有し、放射素子は、上面図から見て、第一のスリット及び第二のスリットに少なくとも部分的に重なる。

【0006】

提案されたフェーズドアレイアンテナの編成を通じて、フェーズドアレイアンテナの各アンテナ装置の位相較正を容易に、より正確に管理することができ、したがって、ＲＦ送信機及び受信機をより安価で製造し、より少ない電力で動作することができる。また、装置の信頼性も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本開示の態様は、添付の図と一緒に読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。当業界の標準的な慣行に従って、様々な特徴は、縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。実際、様々な特徴の寸法は、議論を明確にするために、任意に大きく、又は小さくすることがある。

【0008】

【図1】本開示のいくつかの実施形態による、次世代通信シナリオにおける無線通信システムを示す概略図である。

【図2A】いくつかの実施形態による、ユーザ装置の送信機又は受信機のアンテナアレイの概略透視図である。

【図2B】いくつかの実施形態による、図２Ａに示す送信機又は受信機の概略断面図である。

【図2C】いくつかの実施形態による、図２Ａに示す送信機又は受信機における無線周波数（ＲＦ）チップの概略上面図である。

【図3】いくつかの実施形態による、図２Ａに示す送信機又は受信機のアンテナ装置の概略平面図である。

【図4】いくつかの実施形態による、図３に示すアンテナ装置のスリットの拡大図である。

【図5】いくつかの他の実施形態による、図３に示すアンテナ装置のスリットの概略上面図である。

【図6】いくつかの実施形態による、位相較正テーブルの概略ブロック図である。

【図7A】いくつかの実施形態による、電磁遮蔽構造の概略透視図である。

【図7B】いくつかの実施形態による、図７Ａに示す電磁遮蔽構造の概略断面図である。

【図8】いくつかの実施形態による、テストプローブ装置の概略断面図である。

【図9】いくつかの実施形態による、フェーズドアンテナアレイをテストする方法の概略フローチャートである。

【図10A】いくつかの実施形態による、図９に示すテスト動作の概略ブロック図である。

【図10B】いくつかの実施形態による、図９に示すテスト動作の概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の開示は、提供される主題の異なる特徴を実施するために、多くの異なる実施形態又は例を提供する。本開示を簡略化するために、構成要素及び配置の具体例を以下で説明する。当然、これらは単なる例であり、限定を意図するものではない。例えば、以下の説明において、第二の特徴の全体に、又はその上に第一の特徴を形成することは、第一及び第二の特徴が直接接触して形成される実施形態を含んでもよいし、また第一及び第二の特徴が直接接触し得ないように、第一及び第二の特徴の間に追加の特徴を形成し得る実施形態を含んでもよい。さらに、本開示では、様々な例において、参照番号及び／又は文字を繰り返すこともある。この繰り返しは、単純化及び明確化のためであり、それ自体では、議論される様々な実施形態及び／又は構成の間の関係を指示するものではない。

【0010】

さらに、「下方に」、「下に」、「下部」、「上方に」、「上部」等の空間的に相対的な用語は、本明細書では、説明を容易にするために、図面に示すように、１つの要素又は特徴について、別の要素又は特徴に対する関係を説明するために使用することがある。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用中又は動作中の装置の異なる向きを包含することを意図している。装置は、別の向きを向いていてもよく（９０°回転していても、他の向きにあってくよく）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、同様に、それに応じて解釈されてもよい。

【0011】

本開示の広い範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の例に示す数値は、可能な限り正確に報告されている。しかしながら、任意の数値は、それぞれのテスト測定において見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。また、本明細書で使用される場合、「約」、「実質的な」、又は「実質的に」という用語は、一般に、所与の値又は範囲の１０％、５％、１％又は０．５％以内を意味する。あるいは、「約」、「実質的な」、及び「実質的に」という用語は、当業者が考慮した場合に、平均の許容可能な標準誤差内を意味する。操作例／動作例以外、又は特に断りのない限り、材料の量、持続時間、温度、操作条件、量の比率等の数値範囲、量、値及び百分率の全ては、本明細書に開示されるそれらの用語は、全ての場合において、「約」、「実質的な」、又は「実質的に」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、本開示及び添付の特許請求の範囲に提示される数値パラメータは、所望に応じて変化し得る近似である。少なくとも、各数値パラメータは、報告された有効桁数を考慮して、通常の丸め技術を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。範囲は、本明細書では、１つのエンドポイントから別のエンドポイントまで、すなわち、２つのエンドポイントの間として表すことができる。本明細書に開示される全ての範囲は、特に明記しない限り、エンドポイントを含む。

【0012】

本明細書で使用される場合、「接続された」という用語は、「電気的に接続された」と解釈されることがあり、また「結合された」という用語も、「電気的に結合された」と解釈されることがある。「接続された」及び「結合された」は、２つ以上の要素が相互に協働又は相互作用することを示すために使用されることもある。

【0013】

本開示の実施形態は、地上波及び非地上波の無線通信に適したフェーズドアレイアンテナ設計を論じ、アンテナ構造は、円偏波ＲＦ信号を生成するために適切に管理された位相遅延で２つの同一の無線周波数（ＲＦ）入力信号を提供するように構成された２つの給電線を含んでいる。フェーズアレイアンテナ構造は、またガラスベースの基板も含み、その上に、アンテナ構成要素及びＲＦチップが形成される。いくつかの実施形態では、ガラスベースの基板は、その高い平面性と低コストのために、大規模なアンテナパネルに適している。さらに、アンテナグラウンド内に形成され、それによって規定される一対のスリットが設けられ、アンテナの放射素子とその一対のスリットとの間でＲＦ信号を結合する。いくつかの実施形態では、アンテナの放射素子と一対のスリットとの間のガラスベースの基板に編成された導電素子は実質的になく、それによって、アンテナのためのガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を形成するコストを節約することができる。各アンテナ装置のデュアル入力ＲＦ信号は、デュアル入力ＲＦ信号を合成して放射素子に結合する前、又は出力ＲＦ信号を放射素子から受信した後、ＲＦ信号の合成前に、振幅又は位相を較正するのに適している。その結果、高精度のフェーズドアンテナアレイを比較的簡単な設計と安価な製造コストで実現することができる。

【0014】

図１は、本開示のいくつかの実施形態による、次世代通信シナリオにおける無線通信システム１０を示す概略図である。無線通信システム１０は、１つ以上のユーザ装置１２、１４、１６、１８と、地上基地局２２と、非地上基地局２４とを含む。いくつかの実施形態では、ユーザ装置１２、１４は、人間によって運ばれ、動かされ、ハンドヘルド装置と呼ばれる。いくつかの実施形態では、ユーザ装置１６は、自動車、電車等の陸上を移動する車両に装備されるモバイル装置である。いくつかの実施形態では、ユーザ装置１８は、海、川等を移動する船舶に装備されたユーザ装置である。

【0015】

いくつかの実施形態では、地上基地局２２は、セルラー通信ネットワーク等の通信ネットワークに配備される基地局の一例である。地上基地局２２は、ユーザ装置１２、１４及び１６に通信ネットワークを提供するように構成され、ユーザ装置１２、１４及び１６は、複数の地上基地局２２によって確立されたネットワークを通じて互いの間で情報を送信又は受信できる。地上基地局２２は、低高度プラットフォームとも呼ばれ得る。いくつかの実施形態では、非地上基地局２４は、通信衛星ネットワークに配備される通信衛星の一例である。非地上基地局２４は、ユーザ装置１２、１４、１６及び１８に通信ネットワークを提供するように構成され、ユーザ装置１２、１４、１６及び１８は、衛星ネットワークを介して互いの間で情報を送信又は受信できる。複数の地上基地局２２と複数の非地上基地局２４は、相互にリンクして複合通信ネットワークを形成することができ、この場合、低高度の場所、高高度の場所、又は地上基地局２２のネットワークによってカバーされていない場所のいずれに位置していても、世界中のユーザ装置をカバーするグローバル通信ネットワークを実現することができる。

【0016】

無線通信システム１０によって例示されるグローバル通信ネットワークの目標を達成するために、ユーザ装置１２、１４、１６又は１８は、高空に位置する非地上基地局２４と通信するために、より大きな通信能力を有する送信機又は受信機を含むように設計し直す必要があるかもしれない。様々な送信機又は受信機の設計の中で、フェーズドアレイアンテナ技術は、より高い信頼性で送信又は受信利得を大幅に増加させることができ、衛星通信に適したビームフォーミング技術を実現するための有望な解決策である。

【0017】

図２Ａは、いくつかの実施形態による、ユーザ装置１２、１４、１６又は１８の送信機又は受信機２００のアンテナアレイの概略透視図である。いくつかの実施形態では、送信機又は受信機２００は、ＲＦ送信機又は受信機である。いくつかの実施形態では、送信機又は受信機２００は、地上基地局２２又は非地上基地局２４の送信機又は受信機として機能する。いくつかの実施形態では、個別に示されていないが、送信機又は受信機２００は、送信機２００によって送信されるべきＲＦ信号を生成及び制御するように構成された、又は受信機２００によって受信されるべきＲＦ信号を受信及び制御するように構成された制御回路基板及びＲＦ回路基板を含む。いくつかの実施形態では、ユーザ装置１２、１４、１６、１８、地上基地局２２及び非地上基地局２４のそれぞれは、異なる動作周波数（例えば、それぞれ約２８ＧＨｚ及び１８ＧＨｚ）で動作する送信機２００及び受信機２００を含む。

【0018】

図２Ａを参照すると、送信機又は受信機２００は、送信機又は受信機２００のＲＦ回路基板の基板２０２上に形成された、放射素子２０６等の複数のアンテナ構成要素で形成されたアンテナアレイを含む。いくつかの実施形態では、例示的なアンテナ装置２００Ａは、基板２０２と、基板２０２の下に編成された相互接続構造２０４とを含む。相互接続構造２０４は、下面を有し、基板２０２は、上面を有する。いくつかの実施形態では、放射素子２０６のアレイは、基板２０２の上面に形成され、複数のＲＦチップ２０８は、相互接続構造２０４の下面に編成される。ＲＦチップ２０８は、相互接続構造２０４の下面上の複数の導電線（別途図示せず）を介して相互接続されてもよい。いくつかの実施形態では、導電線は、電気絶縁材料によってカプセル化されてもよいし、相互接続構造２０４の表面を通して露出してもよい。いくつかの実施形態では、送信機又は受信機１００のアンテナ装置２００Ａのそれぞれは、パッチアンテナ構造を含み、各放射素子２０６は、円形、楕円形又は卵形のようなアンテナ装置２００Ａのパッチ構造を含み、それぞれのアンテナ装置２００Ａのアンテナパッチ２０６と呼ばれる。

【0019】

図２Ｂは、いくつかの実施形態による、図２Ａに示す送信機２００又は受信機２００のアンテナ装置２００Ａの概略断面図である。断面図は、図２Ａの断面線ＡＡに沿って取られている。図２Ｂを参照すると、基板２０２は、ガラス、溶融シリカ、酸化ケイ素、石英等の透明材料で形成されている。いくつかの実施形態では、基板２０２は、アンテナパッチ２０６を、相互接続構造２０４又はＲＦチップ２０８の電子回路から分離する。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号は、基板２０２の下側に形成されたＲＦチップ２０８から、相互接続構造２０４に形成されたＲＦ回路を介して、透明基板２０２の信号チャネル２１２を横切って伝送され、基板２０２の上側に形成されたアンテナパッチ２０６に結合される。いくつかの実施形態では、アンテナパッチ２０６は、出力ＲＦ信号のより良いフィールドプロファイルを生成するために、アンテナパッチ２０６の円又は楕円の円周上に追加のパッチを含む。いくつかの実施形態では、アンテナパッチ２０６は、出力ＲＦ信号のより良いフィールドプロファイルを求めるために、アンテナパッチ２０６の円又は楕円の円周上に切頭部分又は半円を含むようにトリミングされてもよい。信号チャネル２１２は、基板２０２の透明材料で形成されてもよい。いくつかの実施形態では、基板２０２の厚さは、アンテナ装置２００ＡのＲＦ信号の動作周波数に基づいて決定される。基板２０２の材料はＲＦ信号に対して透明であるので、基板２０２は、アンテナパッチ２０６の投影領域内に導電性部材を必要としないこともあるが、それでも相互接続構造２０４をアンテナパッチ２０６に電磁気的に接続するために動作可能である。

【0020】

いくつかの他の実施形態では、基板２０２は、基礎半導体材料、例えば、バルクシリコン等の非透過性材料で形成されている。いくつかの実施形態では、基板２０２は、相互接続構造２０４内のＲＦ回路をアンテナパッチ２０６に電気的に接続するために、信号チャネル２１２に形成された導電ビアを含む。その結果、ＲＦ信号は、基板２０２の下側に形成されたＲＦチップ２０８から、相互接続構造２０４に形成されたＲＦ回路を通って送信され、非透明基板２０２の信号チャネル２１２の導電ビアを透過し、基板２０２の上側に形成されたアンテナパッチ２０６に達する。いくつかの実施形態では、絶縁膜が、導電ビアと基板２０２の周囲のシリコン材料との間に堆積され、より良い電気絶縁を提供する。

【0021】

いくつかの実施形態では、相互接続構造２０４は、スタック内の複数のメタライゼーション層で形成される。メタライゼーション層は、パターン化された導電線又は導電ビアを含み、これらのパターン化された導電線及び導電ビアは、相互接続経路及びアンテナ装置２００Ａの他のパーツを形成するためにパターン化又は電気的に相互接続される。例えば、基板２０２の下面に形成された第一のメタライゼーション層は、第一の導電線又はパッド２２２Ａを含む。第一の導電線又はパッド２２２Ａは、接地板としてパターン化されてもよく、残りのスペースは、ＲＦ信号をアンテナパッチ２０６に、又はアンテナパッチ２０６から結合するためのスリット又はアパーチャとして形成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、導電線又はパッド２２２Ａは、ＲＦ信号を非透過性基板２０２内の導電ビアに中継するための信号コンタクトとして形成される。

【0022】

第二のメタライゼーション層は、第一のメタライゼーション層の下に形成され、第一の導電ビア、例えば、例示的な第一の導電ビア２２４Ａを含む。同様に、第三のメタライゼーション層は、第二のメタライゼーション層の下に形成され、第二の導電線又はパッド２２２Ｂを含み、第四のメタライゼーション層は、第三のメタライゼーション層の下に形成され、複数の第二の導電ビア、例えば、例示の第二の導電ビア２２４Ｂを含む。第二の導電線２２２Ｂは、電力線又は信号伝送線を形成するためにパターン化されてもよい。第五のメタライゼーション層は、第四のメタライゼーション層の下に形成され、第三の導電線２２２Ｃを含む。いくつかの実施形態では、複数の導電パッド２１０が、第六のメタライゼーション層の下に編成され、導電線２２２ＣをＲＦチップ２０８に電気的に接続する。いくつかの実施形態では、導電線２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃは、導電ビア２２４Ａ、２２４Ｂを介して相互接続される。いくつかの実施形態では、複数の導電パッド２１０が、第六のメタライゼーション層の下に編成され、導電線２２２ＣをＲＦチップ２０８に電気的に接続する。

【0023】

ＲＦチップ２０８は、信号チャネル２１２の存在により、それぞれのアンテナパッチ２０６に対応するが、位置合わせされない場合があることに留意されたい。ＲＦチップ２０８は、図解の目的のためだけに、アンテナパッチ２０６と位置合わせされるように図示されており、アンテナパッチ２０６とそれぞれのＲＦチップ２０８との間の必要な位置合わせを指示することを意図したものではない。

【0024】

いくつかの実施形態では、導電線２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ及び２１０ならびに導電ビア２２４Ａ及び２２４Ｂは、銅、タングステン、アルミニウム、チタン、タンタル、それらの合金等の導電性材料で形成されている。導電線２２２Ａ、２２２Ｂ、２２２Ｃ及び導電ビア２２４Ａ、２２４Ｂは、さらに、ポリマーベースの材料、例えば、ポリイミド又はエポキシ樹脂等の絶縁材料２２６Ａ、２２６Ｂ又は２２６Ｃによって電気的に絶縁されている。

【0025】

図２Ｃは、いくつかの実施形態による、図２Ａに示す送信機２００又は受信機２００のアンテナ装置２００ＡにおけるＲＦチップ２０８の概略上面図である。送信機２００が関係する実施形態では、各ＲＦチップ２０８は、ＲＦ入力信号ＲＦ＿ｉｎ、電源電圧ＶＤ、較正データＤｉｎ、データクロック信号ＣＬＫ及び同期クロック信号ＳＹＮＣを受信するための入力ポートを含む。いくつかの実施形態では、各ＲＦチップ２０８は、較正データＤｏｕｔ、及びＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔの２つの成分（すなわち、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉと、直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑ）を出力するための出力ポートを含む。

【0026】

いくつかの実施形態では、ＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔは、ＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔの水平（Ｈ）－偏波成分及び垂直（Ｖ）－偏波成分にそれぞれ対応する同相成分ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉと直交成分ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑから形成される。分離された信号成分ＲＦ＿ｏｕｔ＿ＩとＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、同相成分ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉと直交成分ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑを表し、位相較正後、送信のために一緒に合成される前に、互いに直交して調整されることになる。ＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔの直交成分を分離する編成は、ＲＦ信号ＲＦ＿ｉｎの成分の較正を独立して支援することができる。

【0027】

受信機２００が関係する実施形態では、各ＲＦチップ２０８は、ＲＦ信号２つの成分ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑ、電源電圧ＶＤ、較正データＤｉｎ、データクロック信号ＣＬＫ及び同期クロック信号ＳＹＮＣを受信するための入力ポートを含む。いくつかの実施形態では、各ＲＦチップ２０８は、較正データＤｏｕｔ及びＲＦ信号ＲＦ＿ｉｎを出力するための出力ポートを含む。較正データＤｉｎ、データクロック信号ＣＬＫ及び同期クロック信号ＳＹＮＣは、本明細書において、制御信号として集合的に呼ばれる。

【0028】

い くつかの実施形態では、上述の制御信号Ｄｉｎ、ＣＬＫ及びＳＹＮＣは、送信機又は受信機２００のコントローラによって生成される。較正データＤｉｎは、振幅較正データ又は位相較正データ、あるいはその両方を含んでもよい。いくつかの実施形態では、較正データＤｉｎは、送信機２００におけるＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの振幅又は位相を、それらが結合されて送信される前に較正データＤｉｎに従って独立して較正するために使用される。この段階では、ＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、位相較正されてチップ２０８から出力される前に互いに同相である。いくつかの実施形態では、較正データＤｉｎは、ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑがアンテナパッチ２０６から受信された後、ＲＦチップ２０８で合成される前に、受信機２００において入力ＲＦ＿信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの振幅又は位相を独立して較正するために使用される。振幅及び位相を較正した後、入力ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、それらが合成されて送信される前に、互いに同相にされることになる。

【0029】

いくつかの実施形態では、データクロック信号ＣＬＫは、ＲＦチップ２０８の構成要素内のレジスタのための汎用クロックを提供するために使用される。データクロック信号ＣＬＫの周波数は、ＲＦチップ２０８内のデジタルデータ処理の作業周波数を表してもよい。いくつかの実施形態では、同期クロック信号ＳＹＮＣは、ＲＦチップ２０８の動作を同期させるためのクロックを提供するために使用されてもよく、及び／又は、異なるステージのレジスタのいくつかに対して、同じクロック時間で較正データを出力するためにクロックを提供するために使用されてもよい。同期クロック信号ＳＹＮＣは、較正データの更新レートを表してもよい。いくつかの実施形態では、制御信号がデジタル形式を含むので、それらはデジタル制御信号とも呼ばれる。

【0030】

図３は、いくつかの実施形態による、図２Ａに示す送信機又は受信機２００におけるアンテナアレイの例示的なアンテナ装置２００Ａの概略平面図である。図２Ｂの断面図も、図３の断面線ＢＢから取られている。いくつかの実施形態では、アンテナ装置２００Ａは、信号ポート３０２及び３０４を含み、この信号ポート３０２及び３０４は、ＲＦ信号源からＲＦチップ２０８を介して、アンテナ装置２００ＡへＲＦ信号ＲＦ＿ｉｎを送信する送信機２００における出力信号ポートとして構成される。あるいは、信号ポート３０２及び３０４は、ＲＦ信号ＲＦ＿ｉｎをアンテナパッチ２０６からＲＦチップ２０８を通して信号受信モジュール（別に図示せず）に形成して受信するために、受信機２００における入力ポートとして構成される。いくつかの実施形態では、図２Ｂ及び図３を参照すると、信号ポート３０２及び３０４は、第一のメタライゼーション層の下の相互接続構造２０４の第二のメタライゼーション層に形成され、図２Ｃに示すように、対応するＲＦチップ２０８のＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの入力／出力ポートに電気的に接続される。

【0031】

いくつかの実施形態では、アンテナ装置２００Ａは、第一の給電線３１２と、第一の給電線３１２に隣接する第二の給電線３１４とをさらに含む。いくつかの実施形態では、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４の長さ、幅、向き、及び形状の値は、設計又は製造段階の間に、伝送線のインピーダンスを一致するように、設計又は調整されてもよい。いくつかの実施形態では、第一の給電線３１２又は第二の給電線３１４は、信号ポート３０２、３０４の出力インピーダンスと一致するように、約５０Ωの入力インピーダンスを有するように設計される。

【0032】

いくつかの実施形態では、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４は、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４の結合ノード３１２Ｐ及び３１４Ｐでそれぞれ異なる位相を提供するために異なる長さを有する（結合ノード３１４Ｐを参照するための図２Ｂ参照）。いくつかの実施形態では、第二の給電線３１４は第一の給電線３１２よりも長く、長さの差は、結合ノード３１２Ｐと３１４Ｐとの間の位相差が実質的に９０°になるように設計される。言い換えれば、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４は、理想的な状況において、信号ポート３０２及び３０４において同じ初期位相の同じＲＦ信号ＲＦ＿ｉｎを提供するように構成される。ＲＦ信号ＲＦ＿ｉｎの電力は、ＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑのために、２つの半分に分割される。第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４に沿って伝播した後、第一の給電線３１２と第二の給電線３１４との間の長さの差によって、結合ノード３１２Ｐ及び３１４ＰにおいてＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑがそれぞれ互いに直交するか、あるいは同等に、実質的に９０°の位相差になる。いくつかの実施形態では、位相誤差が確認された場合、ＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑが分割された後、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４にそれぞれ供給される前に、位相較正が行われる。位相較正は、結合ノード３１２Ｐ及び３１４ＰにおけるＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの間の実際の位相差と理想的な位相差、すなわち９０°との間の位相誤差を補償するために行われる。いくつかの実施形態では、位相誤差は、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４の製造におけるプロセス変動又はインピーダンス不整合により発生し、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４の間の望ましくない位相誤差につながる可能性がある。

【0033】

いくつかの実施形態では、アンテナ装置２００Ａは、相互接続構造２０４の第一のメタライゼーション層に形成された第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８をさらに含む。いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８は、基板２０２の下面に形成され、基板２０２と第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４との間にそれぞれ編成される（第二のスリット３０８への言及は図２Ｂ参照）。第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８は、信号の分離及び絶縁を支援するために互いに分離されていてもよい。いくつかの実施形態では、アンテナ装置２００Ａは、第一のスリット３０６及び３０８を規定し、横方向に取り囲む局所接地板３１６も含む。局所接地板３１６は、第一のスリット３０６を第二のスリット３０８から分離する部分を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ローカル接地板３１６は、円形状又は楕円形状である。いくつかの実施形態では、局所接地板３１６は、振幅及び位相較正後であっても、ＲＦ出力信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの非理想的な振幅又は位相から生じる非理想的なフィールドプロファイルを補償するために、その円周上に切頭扇形を有する。

【0034】

いくつかの実施形態では、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４のそれぞれは、それぞれ信号ポート３０２及び３０４に接続される第一の端部（ＲＦチップ２０８の周囲）と、それぞれ第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８に重なる第二の端部（結合ノード３１２Ｐ及び３１４Ｐの周囲）とを有する。いくつかの実施形態では、図３に示すように、第二の端部は、インピーダンス整合要件を満たすために、第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８を横切る突出部を含む。

【0035】

同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、アンテナパッチ２０６に結合され、合成され、アンテナパッチ２０６を通して外側に放射される。同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑからの合成されたＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔは、円偏波ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔをもたらす。いくつかの実施形態では、合成されたＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔは、直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑに対する同相信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉの位相の順序に依存して、右側の円偏波ＲＦ信号又は左側の円偏波ＲＦ信号となる。いくつかの実施形態では、ＲＦ信号出力ＲＦ＿ｏｕｔの理想的な円偏波は、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉと直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑとの間の等しい振幅及び９０°の正確な位相差によって決まるので、較正データＤｉｎの有効性は、重要な役割を果たす。いくつかの実施形態では、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、アンテナパッチ２０６に伝送される前に分割され、振幅較正及び位相較正に独立して付される。あるいは、いくつかの実施形態では、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、アンテナパッチ２０６から受信され、それらが合成されてＲＦチップ２０８から送信される前に、ＲＦチップ２０８において振幅較正及び位相較正に独立して付される。したがって、較正タスクは、複雑な較正回路なしに、容易に達成することができる。

【0036】

いくつかの実施形態では、局所接地板３１２、第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８は、第一のメタライゼーション層の導電層をパターン化することによって相互接続構造２０４の第一のメタライゼーション層上に形成され、第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８は、局所接地板３１２をさらにパターン化して形成されている。第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８は、第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８からの信号放射を最大化するために、結合ノード３１２Ｐ及び３１４Ｐにそれぞれ少なくとも部分的に重なる。いくつかの実施形態では、結合ノード３１２Ｐ又は３１４Ｐは、第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８を越えて延び、より良いインピーダンス整合を求めるために第一の給電線３１２又は第二の給電線３１４の突出部を形成する。

【0037】

前述のように、基板２０２は、基板２０２の材料の選択に従って、透明又は非透明とすることができる。描かれた実施形態では、基板２０２は、ガラス、溶融シリカ、酸化ケイ素、石英等の透明な材料で形成されている。したがって、第一のスリット３０６、第二のスリット３０８、及び第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８と整列した基板２０２の部分は、図２Ｂに示す信号チャネル２１２によって例示されるように、第一の信号チャネル及び第二の信号チャネルをそれぞれ形成する。第一の信号チャネル及び第二の信号チャネルは、アンテナ装置２００Ａのアンテナパッチ２０６のカバー範囲内に実質的に編成され、それぞれの第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８を介して、アンテナパッチ２０６と給電線３１２及び３１４との間のＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑを電気的又は電磁気的に結合するよう構成され、第一及び第二の信号チャネルを構成する。

【0038】

いくつかの実施形態では、アンテナ装置２００Ａは、また、第一のメタライゼーション層に編成された一般接地板３２６を含む。一般接地板３２６は、環状開口部によって局所接地板３１６から分離されてもよい。いくつかの実施形態では、局所接地板３１６及び一般接地板３２６は、アンテナ装置２００Ａ又は送信機若しくは受信機２００の共通接地端子（別途図示せず）に接地される。いくつかの実施形態では、一般接地板３２６は、それぞれのアンテナ装置２００Ａを隣接するアンテナ装置２００Ａから分離するために使用される。一般接地板３２６は、長方形又は正方形の周縁を含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、一般接地板３２６は、アンテナパッチ２０６によって発生する電界を補償するために他の形状である。いくつかの実施形態では、一般接地板３２６は、４つの側面を有し、一般接地板３２６の各側面は、図２Ａ及び図３に示すように、アンテナアレイの一側面に実質的に平行であり、例えば、Ｘ軸又はＹ軸に沿う。いくつかの実施形態では、一般接地板３２６の各側面は、第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８の少なくとも１つのセクションの方向に対して実質的に平行又は垂直であり、例えば、Ｘ軸又はＹ軸に沿う。いくつかの実施形態では、一般接地板３２６の４つの側面は、第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８と角度を有し、例えば、４５°を有する。一般接地板の４つの側面は、依然として長方形の形状を維持する。いくつかの実施形態では、隣接する一般接地板３２６は、例えば、隣接する一般接地板３２６間の橋渡し部分を介して、共通接地を形成するように互いに接続される。

【0039】

図４は、いくつかの実施形態による、図３に示すアンテナ装置２００Ａの第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８の拡大図である。いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８は、ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの結合効率を最大化するために、アンテナパッチ２０６によって実質的に完全に覆われているか、又は少なくとも部分的に重なっている。いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６は、Ｘ軸方向に延びる一次セクション３０６を有し、第二のスリット３０８は、Ｙ軸方向に延びる一次セクション３０８Ａを有する（一次セクション３０８Ａを参照するために図２Ｂを参照）。それぞれの第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８の一次セクション３０６及び３０８Ａは、互いに実質的に垂直であり、それによって、ＲＦ直交信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、それぞれ一次セクション３０６及び３０８Ａを介して別々に伝送され得るか、又はその逆である。いくつかの実施形態では、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、それぞれ水平偏波及び垂直偏波においてＲＦ信号を表すか、又は代替として、それぞれ垂直偏波及び水平偏波においてＲＦ信号を表す。

【0040】

いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６は、バー形状、ストリップ形状、線状、又は「Ｉ」字形状である。いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８のいずれか、又は両方が、それぞれの一次セクションから延びる１つ以上の二次セクションを含む。二次セクションは、送信又は受信パワーの向上を支援しないこともあるが、インピーダンス整合の達成には役立つことがある。図４に示すように、第二のスリット３０８は、第一の二次セクション３０８Ｂ及び第二の二次セクション３０８Ｃを含み、二次セクション３０８Ｂ及び３０８Ｃは、一次セクション３０８Ａの両端部に接続されてＵ字形状スリットを形成する。いくつかの実施形態では、二次セクション３０８Ｂ及び３０８Ｃは、一次セクション３０８Ａに対して垂直であり、一次セクション３０６に対して平行である。

【0041】

いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６は、Ｘ軸に沿って測定される長さ３０６Ｌを有する。いくつかの実施形態では、第二のスリット３０８の一次セクション３０８Ａは、Ｙ軸に沿って測定される長さ３０８Ｌを有する。長さ３０６Ｌ又は３０８Ｌは、設計要件に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、長さ３０６Ｌ又は３０８Ｌが長いほど、ＲＦ信号のより多くの電力が第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８を通過する。しかしながら、第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８がアンテナパッチ２０６の投影面積を超えて延びる場合、ＲＦ信号の結合効率は低下する。

【0042】

いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６は、Ｙ軸に沿って測定される幅３０６Ｗを有する。いくつかの実施形態では、第二のスリット３０８の一次セクション３０８Ａは、Ｘ軸に沿って測定される幅３０８Ｗを有する。幅３０６Ｗ又は幅３０８Ｗは、アンテナ装置２００Ａに対する動作周波数の範囲に基づいて決定される。一方で、幅３０６Ｗ又は幅３０８Ｗが最小幅制限よりも小さい場合、例えば、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ又は直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの波長よりも小さい場合、ＲＦ信号が第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８に屈折し、望ましくない破壊的干渉が発生することがある。他方で、幅３０６Ｗ又は３０８Ｗが最大幅制限値よりも大きい場合、アンテナ装置２００Ａの動作周波数とは別の望ましくない周波数の広帯域信号がＲＦ信号に導入される可能性がある。したがって、幅３０６Ｗ又は３０８Ｗは、適切な範囲内で決定され、アンテナ装置２００Ａの動作周波数に適合される必要がある。

【0043】

いくつかの実施形態では、一次セクション３０６及び一次セクション３０８Ａは、距離Ｄｓ又は間隔によって分離される。いくつかの実施形態では、距離Ｄｓが大きいほど、より良好な直交信号分離を達成することができる。同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉと直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑとの間の信号結合が低くなると（すなわち、信号分離が高い状態にあると）、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉと直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの独立振幅又は位相較正の性能が改善される。しかしながら、距離Ｄｓの増加は、アンテナのフットプリントと引き換えに達成される。したがって、信号の分離とアンテナサイズの間でトレードオフを行う必要がある。

【0044】

図５は、いくつかの他の実施形態による、図３に示すアンテナ装置３００Ａのスリットの概略上面図である。アンテナ装置３００Ａは、アンテナ装置２００Ａと類似しており、したがって、類似の特徴は、簡潔にするために繰り返さない。アンテナ装置３００Ａは、第一のスリット３０６がＹ軸方向に延びる第一の二次セクション３０６Ｂ及び第二の二次セクション３０６Ｃをさらに含む点で主にアンテナ装置２００Ａとは異なる。いくつかの実施形態では、第一の二次セクション３０６Ｂ及び第二の二次セクション３０６Ｃは、一次セクション３０６Ａのそれぞれの両端部に接続され、それによって、Ｕ字形状スリットを形成する。いくつかの実施形態では、二次セクション３０６Ｂ又は３０６Ｃは、一次セクション３０６Ａ及び二次セクション３０８Ｂ、３０８Ｃに対して垂直であるか、あるいは一次セクション３０８Ａに対して平行である。いくつかの実施形態では、第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８の一方又は両方は、１つの二次セクションのみを有し、したがって、第一のスリット３０６又は第二のスリット３０８、あるいはその両方は、Ｌ字型を含む。

【0045】

図６は、いくつかの実施形態による、位相較正テーブル５００Ａの概略ブロック図である。位相較正５００Ａは、例示的な１２ｘ１２アンテナアレイのアンテナ装置のそれぞれに対する位相補償値を表す。位相補償値の数値は、度単位で示され、較正基準として機能する同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉに対する直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑの位相補償値を示す。

【0046】

位相較正テーブル５００Ａから、位相補償値は、１２ｘ１２アンテナアレイの中央領域の近傍で実質的にゼロであることが分かる。これは、中央領域の周辺に編成されたアンテナ装置が、その近傍で一般接地板３２６（図３参照）によって提供されるより均一又は対称な接地を経験することに起因すると考えられる。アンテナアレイの周辺領域に近いアンテナ装置に関しては、アンテナ装置２００Ａがアンテナアレイの端部に編成されるまで、一般接地板３２６によって提供される接地の対称性の状態が低下し続ける。その結果、アンテナアレイの端部に編成されたアンテナ装置では、電界の対称性が最悪となり、その結果、位相歪みが最悪となる。しかしながら、図６に示すように、１２×１２の大規模なアンテナアレイにおいても、最悪の位相誤差は約１６度以内であり、この誤差は、提案する簡易デジタル位相較正手順により容易に較正することができる。したがって、フェーズドアンテナアレイの位相歪みを低コストで較正することができる。

【0047】

図７Ａは、いくつかの実施形態による、電磁遮蔽アレイ７００の概略透視図である。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽アレイ７００は、アンテナテスト方法において使用され、アンテナの放射素子、例えば、アンテナ装置２００Ａのアンテナパッチ２０６がＲＦ信号を放射するのを阻止する。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽アレイ７００は、行と列に編成された電磁遮蔽構造７００Ａのアレイを含む。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽アレイ７００の形状は、図２Ａに示すように、アンテナアレイ２００の形状に従う。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽アレイ７００は、基板７０２を含む。基板７０２は、半導体材料、例えば、シリコン、又は酸化シリコン、窒化シリコン等の誘電体材料、又はエポキシ樹脂、ポリイミド等のポリマー材料、又は他の適切な材料で形成されてもよい。電磁遮蔽アレイ７００又は基板７０２は、前面７００Ｆと、前面７００Ｆとは反対側の裏面７００Ｂとを含んでもよい。

【0048】

電磁遮蔽構造７００Ａのそれぞれは、基板７０２の前面７００Ｆ上に形成された導電パッド７０４のアレイで形成される。いくつかの実施形態では、導電パッド７０４は、長方形の形状である。導電パッド７０４は、所定距離Ｄｘだけ互いに離間している。基板７０２の裏面７００Ｂには、共通導電層７０８が形成されている。複数の導電ビア７０６は、基板７０２を貫通して形成され、共通導電層７０８を対応する導電パッド７０４に電気的に接続する。いくつかの実施形態では、共通導電層７０８は、導電パッド７０４のそれぞれよりも大きな面積を有する。描かれた実施形態では、各電磁遮蔽構造７００Ａは、導電パッド７０４の５ｘ５のアレイを含むが、本開示は、それに限定されない。電磁遮蔽構造７００Ａのアレイサイズの他の数も、本開示の企図された範囲内である。

【0049】

図７Ｂは、いくつかの実施形態による、図７Ａに示す電磁遮蔽構造７００Ａの概略断面図である。共通導電層７０８は、電磁遮蔽構造７００Ａの共通接地として機能する。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽構造７００Ａは、インダクタＬがキャパシタＣに並列に接続される複数の等価インダクタ－キャパシタ（ＬＣ）回路のカスケードとして見ることができる。ＬＣ回路は、周波数の一部を通過させる一方、周波数の別の一部を遮断するためのバンドパスフィルタの効果をもたらす。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽構造７００Ａの周波数応答又は阻止帯域は、導電パッド７０４の寸法又は幅Ｌｘと、導電パッド７０４の間の距離Ｗｘ又は間隔によって決定されることになる。導電パッド７０４及び距離Ｄｘの適切な決定を通じて、ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔのためのバンドパスフィルタは、電磁遮蔽構造７００Ａによって実現することができる。

【0050】

図８は、いくつかの実施形態による、テストプローブアレイ８００の概略断面図である。いくつかの実施形態では、テストプローブアレイ８００は、電磁遮蔽アレイ７００を用いたアンテナテスト方法において使用され、そうでなければアンテナ装置２００Ａのアンテナパッチ２０６から放射されるであろう同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑを含むＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔが電磁遮蔽アレイ７００によって遮られると、ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、給電線３１２又は３１４を通して取得され、検査することができる。

【0051】

いくつかの実施形態では、テストプローブアレイ８００は、行と列に編成された検査プローブ装置８００Ａのアレイを含む。いくつかの実施形態では、テストプローブアレイ８００の形状は、図２Ａに示すように、アンテナアレイ２００の形状に従う。いくつかの実施形態では、テストプローブアレイ８００は、基板８０２を含む。基板８０２は、半導体材料、例えば、シリコン、又は酸化シリコン、窒化シリコン等の誘電体材料、又はエポキシ樹脂、ポリイミド等のポリマー材料、又は他の適切な材料で形成されてもよい。テストプローブアレイ８００又は基板８０２は、前面８００Ｆと、前面８００Ｆとは反対側の背面８００Ｂとを含んでもよい。複数のプローブ針セット８１２が前面８００Ｆに形成される。プローブ針セット８１２は、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４をそれぞれプローブし、ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑが実質的に等しい振幅及び実質的に９０°の所定の位相差を有するかどうかを調べるように構成された一対のプローブ針８０４、８０６を含んでもよい。いくつかの実施形態では、プローブ針３１４、３１６は、スプリング針又は他の適切なテストプローブを含む。

【0052】

いくつかの実施形態では、基板８０２は、基板８０２の前面８００Ｆ又は封止面上に形成されたパターン化伝送線８０５、８０７を含む。伝送線８０５、８０７は、テストツール、例えば、オシロスコープ、信号分析器又はネットワーク分析器に電気的に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、プローブ針３１４、３１６は、それぞれ伝送線８０５、８０７を介してテストツールに電気的に接続される。いくつかの実施形態では、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４は、それぞれのプロービング領域を含み、プローブ針３１４、３１６の位置及びプローブ針３１４と３１６との間の間隔は、それぞれ第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４のプロービング領域と整列するよう決定される。

【0053】

図９は、いくつかの実施形態による、アンテナアレイ、例えば、アンテナアレイ２００をテストする方法９００の概略フローチャートである。図１０Ａ及び図１０Ｂは、いくつかの実施形態による、テスト動作の概略ブロック図を示す。方法９００のステップの前、間、及び後に、追加のステップを提供することができ、以下に説明するステップのいくつかは、他の実施形態と置き換えることが、又は排除することができることを理解されたい。図９に示すステップの順序は、交換可能であってもよい。ステップのいくつかは、同時に、又は独立して実行してもよい。

【0054】

ステップ９０２で、アンテナアレイ、プローブ針セット、及び導電パッドのアレイを含む遮蔽構造が受領又は提供される。いくつかの実施形態では、アンテナアレイは、アンテナアレイ２０と同様である。プローブ針セットは、プローブ針セット８１２と同様であってもよい。遮蔽構造は、電磁遮蔽構造７００Ａと同様であってもよい。

【0055】

ステップ９０４で、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、遮蔽構造は、少なくとも１つのアンテナ装置２００Ａの放射素子又はアンテナパッチ２０６を覆うようにされる。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽構造７００Ａは、アンテナ装置２００Ａ又はアンテナ装置２００Ａのアンテナパッチ２０６と位置合わせされる。いくつかの実施形態では、電磁遮蔽構造７００Ａの導電パッド７０４は、アンテナパッチ２０６と物理的に接触している。

【0056】

ステップ９０６で、プローブ針セットは、第一の給電線と第二の給電線とに接触するようにされる。いくつかの実施形態では、２つのプローブ針８０４、８０６は、同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑを受信するために第一の給電線３１４及び第二の給電線３１６に接触するように適合される。いくつかの実施形態では、図２Ｂ、図３及び図１０Ａを参照すると、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４は、それぞれ絶縁材料２２６Ｃから露出したプロービング領域３１２Ｔ、３１４Ｔを含む。いくつかの実施形態では、導電線２２２Ａ、２２２Ｂ又は２２２Ｃは、銅等の導電性材料又は他の適切な材料で形成される。いくつかの実施形態では、図１０Ｂに示すように、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４は、プローブ針８０４及び８０６を受容又は接触するように適合されたそれぞれのプロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔを含む。いくつかの実施形態では、プロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔは、アンテナパッチ２０６に結合されるとき又はそこから結合されるときに、実際のＲＦ信号振幅及び位相を反映するために、第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４Ｔの結合ノード３１２Ｐ及び３１４Ｐ、例えば、第一のスリット３０６及び第二のスリット３０８にそれぞれ重なる場所に配置されている。

【0057】

いくつかの実施形態では、プロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔが絶縁材料２２６Ｃによって保護されていないとき、プロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔは、下にある導電性材料、例えば銅の浸食を防止するために、プロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔの露出表面上に形成された浸食防止コーティングを含んでもよい。いくつかの実施形態では、浸食防止コーティングは、複合ニッケル－金層であるか、あるいは無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）層と称されるものである。ＥＮＩＧ層によるプロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔ上の処理を通じて、プロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔにおける浸食による導電性損失の悪影響なしに、テストをより確実に実行することができる。

【0058】

ステップ９０８で、第一のテスト信号及び第二のテスト信号が、ＲＦ信号源、例えば、テストツールのＲＦ信号発生器から、少なくとも１つのアンテナ装置の第一の信号ポート（例えば、信号ポート３０２）及び第二の信号ポート（例えば、信号ポート３０４）へそれぞれ提供される。例えば、第一の信号ポート３０２及び第二の信号ポート３０４は、ＲＦチップ２０８から第一のテスト信号及び第二のテスト信号をそれぞれ受信するように構成される。いくつかの実施形態では、アンテナ装置の振幅較正又は位相較正情報がない場合、第一のテスト信号及び第二のテスト信号は、実質的に等しい振幅及び同じ位相、例えば、ゼロ度で提供される。

【0059】

ステップ９１０で、第一の出力信号及び第二の出力信号は、プローブ針セット８１２から、少なくとも１つのアンテナ装置の第一の給電線（例えば、第一の給電線３１２）及び第二の給電線（例えば、第二の給電線３１４）を介して、それぞれ信号分析器によって取得される。電磁遮蔽アレイ７００又は電磁遮蔽構造７００Ａの１つ以上の支援を受けることで、ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、アンテナパッチ２０６によって外側に放射されないであろう。むしろ、アンテナパッチ２０６は開回路とみなされ、したがって、ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及びＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、対応するプロービング領域３１２Ｔ及び３１４Ｔで第一の給電線３１２及び第二の給電線３１４を介して、それぞれ第一の出力信号及び第二の出力信号として受信することができる。

【0060】

ステップ９１２で、第一の出力信号の第一の位相と第二の出力信号の第二の位相との間の第一の位相差が、例えば、テストツール又は信号分析器によって決定される。いくつかの実施形態では、テストツール又は信号分析器によって、第一の出力信号と第二の出力信号との間に位相誤差が存在するか否かが識別される。いくつかの実施形態では、位相誤差の特定又は判定は、アンテナアレイ２００のアンテナ装置２００Ａの全部又は一部について同時に進行する。いくつかの実施形態では、位相誤差の特定又は決定は、アンテナ素子２００Ａを１つずつ用いて進行する。

【0061】

いくつかの実施形態では、電磁遮蔽アレイ７００（又は電磁遮蔽構造７００Ａの１つ以上）、テストプローブアレイ８００（又はテストプローブ装置８００Ａの１つ以上）及びテストツール（ＲＦ信号発生器及び信号分析器を含む）は、アンテナ装置２００Ａのアレイを同時にテストするか、アンテナ装置２００Ａのテストを１つずつ実行するためのテストシステムと、本明細書では総称する。

【0062】

いくつかの実施形態では、位相誤差Ｐｈ＿ｅは、第一の出力信号の第一の位相Ｐｈ＿１を第二の出力信号の第二の位相Ｐｈ＿２で減算したものとして、以下の式：
Ｐｈ＿２－Ｐｈ＿１＝９０＋Ｐｈ＿ｅ
で表されるように、特定される。

【0063】

上式において、位相誤差Ｐｈ＿ｅは、ゼロでない値である。その後、位相誤差を補償するために、第二のテスト動作が行われ、テストツールのＲＦ信号源又はＲＦ信号発生器から第一のテスト信号と第三のテスト信号が第二のテスト動作で提供され、第一のテスト信号と第三のテスト信号は同じＲＦ信号であり、第二の位相差Ｐｈ＿ｋは、第一のテスト信号の第一の位相Ｐｈ＿１から、位相誤差に等しい初期位相での第三のテスト信号の第三の位相Ｐｈ＿３を差し引いたものとして、定義され、すなわち、
Ｐｈ＿ｋ＝Ｐｈ＿１－Ｐｈ＿３＝Ｐｈ＿ｅ
となる。

【0064】

それは、このようにすると、位相較正後の第三のテスト信号には、－Ｐｈ＿ｋの初期位相が与えられるので、第三の出力信号と第一の出力信号との間の位相差は、
Ｐｈ＿３－Ｐｈ＿１＝－Ｐｈ＿ｋ＋９０＋Ｐｈ＿ｅ＝９０
のようになるからである。

【0065】

結果として生じる第一の給電線と第二の給電線との間の位相差は、位相較正後に完全な９０°の差となるであろう。いくつかの実施形態では、第二のテスト動作は省略され、ＲＦチップ２０８は、第一の信号ポート３０２及び第二の信号ポート３０４の出力信号を、それぞれゼロ及びＰｈ＿ｋ度の初期位相で直接設定する。結果として生じる同相ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｉ及び直交ＲＦ信号ＲＦ＿ｏｕｔ＿Ｑは、実質的に９０°の位相差で直交することになる。

【0066】

本明細書では振幅較正手順を詳細に説明しないが、上述した同じ位相較正手順を振幅較正に適用することも可能である。

【0067】

前述は、当業者が本開示の態様をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴を概説したものである。当業者は、本開示を、本明細書で紹介した実施形態の同じ目的を実行するために、及び／又は同じ利点を達成するために、他のプロセス及び構造を設計又は修正するための基礎として、本開示を容易に使用できることを理解すべきである。また、当業者は、そのような同等の構築が本開示の精神及び範囲から逸脱しないことも、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく本明細書において様々な変更、置換、及び改変を実行可能なことを認識すべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】