特許 7398569 全方向性カバレッジ用の複合型アンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-06

(45)【発行日】2023-12-14

(54)【発明の名称】全方向性カバレッジ用の複合型アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/26 20060101AFI20231207BHJP

   H01Q 21/20 20060101ALI20231207BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/26

H01Q21/20

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022542221

(86)(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-16

(86)【国際出願番号】 EP2020083587

(87)【国際公開番号】W WO2021139922

(87)【国際公開日】2021-07-15

【審査請求日】2022-07-29

(31)【優先権主張番号】2050009-6

(32)【優先日】2020-01-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE

(73)【特許権者】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イン，ジノン

(72)【発明者】

【氏名】ザオ，クン

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３１７３９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－０５１２３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／００－ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全方向性動作用に構成された複合アンテナ装置（１０）であって、
第１の周波数範囲（ＦＲ２）の第１の周波数帯域で使用するように構成された第１のアンテナシステム（１００）であって、円筒形状に配置された複数の第１のアンテナ素子（１１０、１１０Ａ）を備える、第１のアンテナシステム（１００）と、
前記第１の周波数帯域よりも低い周波数における第２の周波数範囲（ＦＲ１）内の第２の周波数帯域で使用するように構成された第２のアンテナシステム（２００）と、
前記第１及び第２のアンテナシステムを取り囲む筐体（１１）と、を備え、前記第１及び前記第２のアンテナシステムが、前記複合アンテナ装置の軸線（１２）を中心とした全方向性動作のために構成され、
前記第１の周波数範囲が、ミリ波スペクトル内である、
複合アンテナ装置（１０）。

【請求項2】

各第１のアンテナ素子がアレイパネル（１１０）を備え、各アレイパネルが、パネル面が前記軸線から外方に面するように配置されている、請求項１に記載の複合アンテナ装置。

【請求項3】

ベースバンドモデム（６０２）と、前記第１及び第２のアンテナシステムに接続された無線周波数ユニット（６０３）と、を備える電子モジュール（３００）を備える、
請求項２に記載の複合アンテナ装置。

【請求項4】

前記無線周波数ユニット（６０３）が、中間周波数コンバータ（６０４）なしで前記ベースバンドモデム（６０２）に接続されている、請求項３に記載の複合アンテナ装置。

【請求項5】

前記電子モジュールが、前記円筒形状の内側に配置されている、請求項３又は４に記載の複合アンテナ装置。

【請求項6】

前記円筒形状の内側に配置された、各アレイパネル用の送信／受信スイッチを備える、請求項５に記載の複合アンテナ装置。

【請求項7】

前記ベースバンドモデムが、前記それぞれのアレイパネルの時分割複信（ＴＤＤ）動作のために前記スイッチを制御して、一度に１つのアレイパネルのみをアクティブ化するように構成されている、請求項６に記載の複合アンテナ装置。

【請求項8】

円筒形の前記筐体の第１の端部（１３）に電子装置（１）に接続するためのインターフェースをさらに備え、前記第１のアンテナシステムが、前記第２のアンテナシステムよりも前記インターフェースの近くに配置されている、
請求項１～７のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。

【請求項9】

前記第２のアンテナシステムが、十字形支持構造（２３０）の直交面上に配設された複数の第２のアンテナ素子（２２０）を備える、請求項１～８のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。

【請求項10】

前記第１のアンテナシステム（１００Ａ）が、前記第２のアンテナシステム（２００Ａ）の周りに同心円状に配置されており、前記第２のアンテナシステムが、前記第１のアンテナシステムのための反射器として機能する、請求項１に記載の複合アンテナ装置。

【請求項11】

前記複数の第１のアンテナ素子（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ）が、前記第２のアンテナシステム（２０１Ａ、２０２Ｂ、２０１Ｃ）の周りに配置されている、請求項１０に記載の複合アンテナ装置。

【請求項12】

各第１のアンテナ素子が、前記第２のアンテナシステムに対して距離（Ｄ）を隔てて配置されており、この距離が、前記第１の周波数帯域における周波数の４分の１波長に相関する、請求項１０又は１１に記載の複合アンテナ装置。

【請求項13】

前記第２のアンテナシステムが、前記軸線の周りに配置された複数の第２のアンテナ素子（２０１Ｃ）を含む、請求項１０～１２のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。

【請求項14】

前記第２のアンテナシステムが、中央の第２のアンテナ素子（２０１Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ）を含む、請求項１０～１３のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。

【請求項15】

前記軸線に垂直な平面上の前記第１のアンテナシステムの投影及び前記第２のアンテナシステムの投影が、重なり合うそれぞれのエリアを画定する、請求項１～１４のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。

【請求項16】

ビデオカメラ装置（１）であって、撮像素子（４）を含む撮像ユニット（３）と、ビデオデータを送信するために前記撮像ユニットに接続された請求項１～１５のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置（１０）と、を備える、ビデオカメラ装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、無線通信用に構成された無線端末のためのアンテナシステムの分野に関し、特に、少なくとも２つの周波数範囲内で使用するためのアンテナ配置に関する。具体的には、本開示は、全方向性カバレッジ用に構成された複合型アンテナ装置のための様々な解決策を提示する。

【背景技術】

【0002】

電子装置は、多くの場合、無線通信回路を含み、そのような電子装置は、無線端末と称される場合がある。例えば、携帯電話、コンピュータ、及び他の装置は、多くの場合、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包有する。

【0003】

３ＧＰＰ（登録商標）のドキュメントでは、無線端末、又は無線通信装置は、一般に、ユーザ機器（ＵＥ）と称される。基地局は、セルを定義し、セル内のＵＥに無線アクセスを提供することによって、ＵＥのための無線アクセスを周囲のエリアに提供するように動作する。基地局はアクセスノードとも称される場合があり、様々な種類のシステム又は仕様のために、３ＧＰＰにおいて様々な用語が使用される。アクセスネットワーク、又は無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）は、典型的には、複数のアクセスノードを含み、とりわけ他の通信ネットワークへのアクセスを提供する、コアネットワーク（ＣＮ）に接続される。いわゆる３Ｇ仕様では、アクセスノードを表すためにＮｏｄｅＢという用語が使用され、一方、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）とも称されるいわゆる４Ｇ仕様では、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）という用語が使用される。無線通信のためにさらに開発された仕様のセットは、Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ（ＮＲ）技術を含む５Ｇタイプの無線通信システム（５ＧＳ）と称され、一方、ｇＮＢという用語は、アクセスノードを表すために使用される。ＮＲでは、通信は、３０ＧＨｚを超えるような、ミリ波スペクトルに十分に入る周波数帯域で構成され得る。このスペクトルでは、無線端末及び基地局は、ビームフォーミングのために構成され得、それによって、送信及び受信は、特定の方向、及び幅又は円錐角をカバーするビームに空間的に集束され得る。

【0004】

様々な構成において、無線端末は、いくつかの周波数帯域で動作するように構成され得る。このようにして、無線端末は、異なるアンテナシステムを必要とする２つ以上の周波数範囲内での通信をサポートし得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

無線端末の種類によっては、使用の便宜上、アンテナ部材を突出させる必要がないように、アンテナシステムを内蔵しているものがある。ハンドヘルドフォンなどの様々な種類の無線端末の場合、無線端末がどのように、どのレベルで送信するように構成されるかに影響を及ぼし得る、規制放射線被曝にも注意を払わなければならない。多くの種類の無線端末は、データのストリーミング又はダウンロードのためなど、無線ネットワークからのデータの受信に最も頻繁に使用される。しかしながら、特定の用途にとっては、データの上りリンク伝送が重要な機能となる。これは、例えば、ビデオカメラ装置によってキャプチャされたストリーミングビデオデータのライブアップロードに関連し得る。そのような目的のためには、例えば、３ＧＰＰ仕様のＰｏｗｅｒ ｃｌａｓｓ ４について概説されているように、全球又はほぼ全球のカバレッジを有する高電力伝送が望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、上りリンク性能及び広角カバレッジが望まれる電子装置における使用に適したアンテナ構成のための解決策を提供するのに役立つ。一態様によれば、そのような解決策は、全方向性動作用に構成されたアンテナ装置によって、独立請求項１に従って提供され、アンテナ装置は、
第１の周波数範囲の第１の周波数帯域で使用するように構成された第１のアンテナシステムであって、円筒形状に配置された複数の第１のアンテナ素子を備える、第１のアンテナシステムと、
第１の周波数帯域よりも低い周波数における第２の周波数範囲の第２の周波数帯域で使用するように構成された第２のアンテナシステムと、
第１及び第２のアンテナシステムを取り囲む筐体と、を備え、第１及び第２のアンテナシステムが、複合アンテナ装置の軸線を中心とした全方向性動作のために構成されている。

【0007】

提案された解決策は、電子装置の外部アンテナとして使用するのに適し、第１のアンテナシステムがビームフォーミングのために構成された実装態様に特に適した、複合型アンテナ装置を提供する。

【0008】

様々な実施形態が、従属請求項に記載されている。

【0009】

図面を参照して、様々な実施形態を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】様々な実施形態に係るアンテナ装置による、無線通信のために構成された異なる種類の電子装置を概略的に示す図である。

【図1B】様々な実施形態に係るアンテナ装置による、無線通信のために構成された異なる種類の電子装置を概略的に示す図である。

【図1C】様々な に係るアンテナ装置による、無線通信のために構成された電子装置内の機能要素を概略的に示す図である。

【図2】第１の全体構成に係るアンテナ装置の概略斜視図である。

【図3】一実施形態による、図２のアンテナ装置構成の第１のアンテナシステム部分の概略断面図である。

【図4A】様々な実施形態においてアンテナ素子として使用するように構成されており、ミリ波スペクトルでの使用に適したアレイパネルを概略的に示す図である。

【図4B】図３の第１のアンテナシステム部分の一実施形態の構成を概略的に示す図である。

【図5A】図４Ｂの構成に対する代替的な実施形態の構成を示す図である。

【図5B】図４Ｂの構成に対する代替的な実施形態の構成を示す図である。

【図6】様々な実施形態における第１及び第２のアンテナシステムを使用して無線送受信を制御するための回路を備える電子モジュールを概略的に示す図である。

【図7】一実施形態による、図２のアンテナ装置構成の第２のアンテナシステム部分を概略的に示す図である。

【図8】一実施形態による、図２のアンテナ装置構成で使用可能な第３のアンテナシステム部分を概略的に示す図である。

【図9】第２の全体構成に係るアンテナ装置の概略斜視図である。

【図10】第２の構成に係るアンテナ装置の一実施形態のアンテナ素子を概略的に示す図である。

【図11】第２の構成に係るアンテナ装置の別の実施形態のアンテナ素子を概略的に示す図である。

【図12】第２の構成に係るアンテナ装置のさらに別の実施形態のアンテナ素子を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明を以下により完全に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的且つ完全になり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えることとなるように提供される。

【0012】

ある要素が別の要素に「接続」されていると言及される場合、それは他の要素に直接接続することができるか、又は介在する要素が存在してもよいことが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接接続」されていると言及される場合、介在する要素は存在しない。同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。さらに、本明細書では様々な要素を説明するために第１、第２、などの用語が使用される場合があるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上のありとあらゆる組合せを含む。

【0013】

周知の機能又は構成は、簡潔さ及び／又は明瞭さのために詳細に説明されない場合がある。他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書で定義されているような用語は、本明細書及び関連技術の文脈においてそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化された、又は過度に形式的な意味で、本明細書で特別に定義されると解釈されるべきではないことがさらに理解されよう。

【0014】

本発明の実施形態は、本発明の理想化された実施形態の概略図を参照して本明細書で説明される。よって、例えば、製造技術及び／又は公差の結果として、図の形状及び相対的なサイズからの変形が予想される。したがって、本発明の実施形態は、本明細書に示す領域の特定の形状及び相対的なサイズに限定されると解釈されるべきではなく、例えば、異なる動作上の制約及び／又は製造上の制約から生じる形状及び／又は相対的なサイズの偏差を含むべきである。したがって、図に示す要素は、本質的に概略的であり、それらの形状は、装置の領域の実際の形状を示すことを意図しておらず、本発明の範囲を限定することを意図していない。

【0015】

本明細書では、異なる周波数範囲（ＦＲ）内の少なくとも２つの周波数帯域をサポートするアンテナ装置の技術の改善に関する様々な解決策が提示される。そのような実施形態に共通することは、第１の周波数範囲が関連する上限周波数を有するのに対して、第２のより高い周波数範囲は、第１の周波数範囲の上限よりも高い関連する下限周波数を有することである。実施形態は、主に、５Ｇによる通信プロトコルを使用する３ＧＰＰ周波数範囲ＦＲ１及びＦＲ２用のアンテナ装置について提示される。例えば、ＦＲ１は、７．１２５ＧＨｚの関連する上限周波数を有し得、ＦＲ２（ミリ波）は、２４ＧＨｚの関連する下限周波数を有し得る。しかしながら、代替の周波数範囲が、記載された実施形態の概念内で妥当であると思われる。さらに、アンテナ装置は、さらに低い範囲の追加の周波数帯域で動作するように構成されてもよく、アンテナ装置は、４Ｇ及び５ｇの通信プロトコルの両方で動作するように構成されてもよい。

【0016】

図１Ａは、画像データのアップロードに使用されるように構成された、ビデオカメラ装置１の形態の電子装置１を概略的に示している。具体的には、ビデオカメラ装置１は、ビデオデータのライブ、すなわち、リアルタイム又はほぼリアルタイムの送信に使用されるように構成され得る。この目的のために、ビデオカメラ装置は、セルラー３ＧＰＰシステムなどの無線通信システムにおける通信用に構成されている。したがって、ビデオカメラ装置は、アンテナ装置１０を備えて構成されている。

【0017】

図１Ｂは、ドローンの形態の、電子装置２の別の例を概略的に示している。ドローン２は、内蔵ビデオカメラから取得されたキャプチャされたビデオデータ、及び／又は他の取得されたセンサデータなどのデータを、リアルタイム又はほぼリアルタイムで送信するように構成され得る。

【0018】

図１Ｃは、図１又は図２による電子装置１（又は２）を、ビデオカメラ機能を取り上げて概略的に示している。このように、電子装置は、撮像素子を含む撮像ユニット３、及び場合によっては制御ユニット少なくとも１つのレンズなどのさらなる要素を備える。ビデオカメラの機能は、本開示に必須ではなく、したがって、さらに詳細には説明しない。電子装置は、とりわけ撮像ユニット３によって取得された画像データを一時的又は長期的に記憶するためのデータ記憶装置６をさらに備えてもよい。制御ユニット５は、ビデオ画像のキャプチャ、記憶、及び送信を含む電子装置の動作を制御するように構成されている。電源７は、電子装置１の様々な要素に電気エネルギーを供給するために含まれている。電子装置１は、例えば、画像データの送信のためなど、無線ネットワークとの無線通信のための、アンテナ装置１０へのインターフェース８をさらに備えて構成されている。

【0019】

電子装置１は、無線端末として動作するように構成されており、アンテナ装置１０の使用により少なくともエアインターフェースを介してアクセスネットワークと通信するための、無線受信機及び送信機などの送受信機８を備える。制御ユニット５は、ロジック、例えば、コントローラ又はマイクロプロセッサを備える。ロジックはまた、コンピュータ可読記憶媒体を含むように構成されたデータ記憶装置６を備えるか、又はそれに接続されてもよい。データ記憶装置６は、メモリを含んでもよく、また、例えば、バッファ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、リムーバブルメディア、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、又は他の適切な装置のうちの１つ以上であってもよい。典型的な配置では、データ記憶装置６は、長期データ記憶用の不揮発性メモリと、コントローラ２０２のシステムメモリとして機能する揮発性メモリと、を含む。データ記憶装置６は、データバスを介してロジック２０１のプロセッサ２０２とデータを交換してもよい。データ記憶装置６は、非一時的なコンピュータ可読媒体と見なされる。制御ユニット５の１つ以上のプロセッサは、電子装置１の無線端末動作を実行するために、データ記憶装置又は別個のメモリに記憶された命令を実行することができる。様々な実施形態において、無線端末のユニット及び機能の全部又は一部は、インターフェース８を介して接続されて、アンテナ装置１０内に構成されてもよい。

【0020】

次に、アンテナ装置１０の様々な実施形態及び関連する特徴について説明する。記載された実施形態は、ビデオカメラ装置の形態の電子装置１と共に使用するのに適しているが、排他的には構成されていない。様々な状況において、ビデオカメラ装置は、４Ｇ及び５Ｇの両方のＲＦ（無線周波数）アクセスから利点が得られ得る。強力な上りリンク高データ通信のために、高性能アンテナシステムが必要である。これは、例えば、３ＧＰＰ技術仕様ｘｘｘから以下の表に概説されるように、高いＥＩＲＰ性能を有するＰｏｗｅｒ Ｃｌａｓｓ ４のオムニカバレッジのためのサポートを含み得る。

【0021】

【表1】

【0022】

本明細書で概説するアンテナ装置は、電子装置１への外部アンテナとして使用するために、全方向性動作用に構成された複合アンテナ装置１０によってこれらの要件を取得するように構成されている。

【0023】

図２は、複合型アンテナ装置１０の第１の構成を概略的に示している。この一般的な実施形態は、第１のアンテナシステム１００を備える第１のセクション、及び第２のアンテナシステム２００を備える第２のセクションを示す。第１のアンテナシステム１００は、第１の周波数帯域で使用するように構成されており、円筒形状に配置された複数の第１のアンテナ素子を備える。第２のアンテナシステム２００は、第１の周波数帯域よりも低い周波数の第２の周波数帯域で使用するように構成されている。複合型アンテナ装置１０は、筐体１１をさらに備え、筐体１１は、それ自体、１つ以上の筐体部分から形成されてもよく、筐体は、第１の及び第２のアンテナシステムを取り囲む。第１の及び第２のアンテナシステムは、複合アンテナ装置の軸線１２を中心とした全方向性動作のために構成されている。さらに、図は、電子装置１と接続するためのインターフェース１３を示している。このインターフェースは、例えば、電子装置の電源７への、且つ電子装置のさらなる回路への、電子接続を提供してもよい。インターフェース１３は、電子装置への機械的接続をさらに提供してもよい。

【0024】

いくつかの実施形態では、第１のアンテナシステム１００が動作するように構成された第１の周波数帯域は、例えば、２０ＧＨｚを超えるミリ波スペクトルを含むＦＲ２を含む。第２のアンテナシステムｓ００が動作するように構成された第２の周波数帯域は、例えば、６ＧＨｚ未満のＦＲ１を含んでもよい。

【0025】

いくつかの実施形態では、第１のアンテナシステム１００及び第２のアンテナシステム２００をそれぞれ含むセクションは、軸線１２に沿った別個の接続可能要素である。図２に示すように、筐体１１は管状構造を有してもよく、セクションは、軸線１２に沿って筐体１１の長手方向に別個の部分を占める。この配置により、組み合わされた複合型アンテナ１０は、特定の地域又は国で使用可能なアンテナシステム１００、２００（又はそれ以上）を備えるセクションの選択及び組合せによって構成され得る。これは、製作及び組立てに関して利点を提供し、様々な実施形態では、アンテナシステムを備える代替のセクションを組合せることによって、エンドユーザ又はオペレータであってもアンテナシステム１００、２００のうちの１つ以上の切替が可能になり得る。

【0026】

いくつかの実施形態では、第１のアンテナシステム１００を備えるセクションは、第１のアンテナシステム２００を収容するセクションよりもインターフェース１３の近くに配設されている。これは、ミリ波領域などのより高い周波数範囲で動作する第１のアンテナシステム１００によって引き起こされるＲＦ損失を、第２のアンテナシステム２００により低く生じさせるという利点を有する。

【0027】

図３は、第１のアンテナシステム１００の一実施形態を、筐体１１の第１のセクションを通る断面図で概略的に示している。図示の実施形態では、各第１のアンテナ素子はアレイパネル１１０を備える。アレイパネルは筐体内に、互いに異なる方向を向くように配置されてもよい。一実施形態では、図３に示すように、各アレイパネル１１０が、軸線１２から外方を向いている。このようにして、軸線１２の周りに中央領域すなわち区画が、アレイパネル１１０によって形成されている。アレイパネル１１０は、中央領域の周りに、側縁が互いに隣接して、又は互いに接触して配置されてもよい。

【0028】

図４Ａは、一実施形態に係る１つのアレイパネルの前面である。図示の例では、アレイパネルは２×４パッチ１１１アレイであるが、他の構成も可能である。一実施形態では、アレイパネルは、パッチ５ｄＢ利得を有する９ｄＢアレイ利得を提供する、ＭＩＭＯシステムを備える。ミリ波スペクトルの実施形態では、各アレイパネルはビームフォーミングのために構成されている。アレイパネルは、Ｔｘ／Ｒｘ送受信機及びアンテナスイッチを含むアンテナ回路、並びに任意選択的にＧＨｚ範囲の中間周波数（ＩＦ）へのダウンコンバータを備えてもよい。２８ＧＨｚ用に構成された例示的な実施形態の場合、アレイパネルのサイズは２０×４０ｍｍであり得る。アレイパネル１１０の層、例えば、裏面は、グランドプレーンを備えてもよい。

【0029】

図４Ｂは、図３の実施形態で使用されるような第１のアンテナシステムのアレイパネル１１０を斜視図で示している。この配置は、Ｐｏｗｅｒ Ｃｌａｓｓ ４の性能を有する全方向性カバレッジを提供するように構成されている。

【0030】

図５Ａ及び図５Ｂは、例として、円筒形状のアンテナ素子１１０の代替的な配置を示している。アンテナパッチ１１１は簡略化のために省略されている。円筒形状に配置されたアレイパネル１１０の数、図５Ａでは３、図４Ｂでは４、図５Ｂでは５は、とりわけ、アンテナパネル１１０の空間カバレッジ能力に応じて選択され得る。

【0031】

図６は、第１のアンテナシステム１００及び第２のアンテナシステム２００を使用して無線通信を実行するように構成された、電子モジュール３００を概略的に示している。電子モジュール３００は、ベースバンドモデム６０２と、第１のアンテナシステム１００及び第２のアンテナシステム２００に接続されたた無線周波数ユニット６０３と、を備える。さらに、電子モジュール３００は、プロトコルスタック６０１に従ってモデムを動作させるように構成されたプロセッサを備える、制御ユニット６０１を備える。いくつかの実施形態では、電子モジュール３００は、第１のアンテナシステムへのインターフェース６０５を介して、ミリ波スペクトルのカバレッジを含む第１のアンテナシステム１００を使用して、５Ｇ仕様に従って構成されたプロトコルスタックを使用して無線通信を実行するように構成されている。さらに、電子モジュールは、第２のアンテナシステムへのインターフェース６０６を介して、第２のアンテナシステム２００を使用して、４Ｇ仕様、及び潜在的に３Ｇ仕様に従って構成されたプロトコルスタックを使用して無線通信を実行するように構成されてもよい。電子モジュール３００は、例えば、電子装置１のアンテナ装置インターフェース８への接続のための、電子装置１へのインターフェース６０７を備える。このようにして、電子装置１は、その電源７からの電力をアンテナ装置１０に供給してもよく、ＵＬ送信のための、例えば、撮像ユニット３から生じるデータも供給することができる。また、電子装置１は、ＤＬにおいてアンテナ装置１０を介してデータ及び／又は制御情報を取得してもよい。いくつかの実施形態では、インターフェース８、６０５は、ＲＦ同軸線ケーブルと、電力及び制御ＤＣケーブルと、を含んでもよい。

【0032】

いくつかの実施形態では、モデム６０２は、一度の動作に対して第１のアンテナシステム１００の複数の第１のアンテナ素子のうちの１つを選択するように構成されている。図３～図５の実施形態では、第１のアンテナシステム１００の各アンテナ素子は、アレイパネル１１０である。言い換えれば、アンテナ装置１０がミリ波スペクトルの５ＧなどのＴＤＤシステムで動作するとき、任意の時点で送信及び受信のために１つのアンテナアレイ１１０のみがアクティブである。この動作において、第１のアンテナシステム１００のＴｘ／Ｒｘアンテナスイッチは、モデム６０２の制御下で駆動される。

【0033】

いくつかの実施形態では、電子モジュール３００は、第１のアンテナシステム１００の円筒形状の内側に配置されている。図３の例を参照すると、電子モジュール３００は、アレイパネル１１０によって包囲された中央領域に配置されている。この配置により、すなわち、電子モジュール３００とアレイパネル１１０との間の短い伝送距離を使用することにより、アンテナ装置１０におけるＲＦ信号の低損失伝送が得られる。電子モジュール３００がアレイパネル１１０の円筒状配置の内側に配置され、それによって複数のアレイパネル１１０の各々に近接して配置されることによって、周波数アップ・ダウンコンバートのためのＢＢモデム６０２とＲＦユニット６０３との間の周波数コンバータ段により、ＩＦ（中間周波数）コンバータ６０４の使用を不要にし得る。そのような実施形態では、ＲＦユニット６０３は、アレイパネル１１０に直接接続されていてもよい。これにより、別途使用されるＩＦコンバータ６０４の挿入損失が低減される。代替的な配置では、電子モジュール３００は、アンテナ装置１０に、及びインターフェース１３などのアンテナ装置１０の一部に、又は第１のアンテナシステム１００と第２のアンテナシステム２００との間のインターフェース中に配設されてもよい。そのような実施形態においても、電子モジュール３００は、少なくとも第１のアンテナ素子１１０に近接して、又はさらに直接接触して配設されることとなる。さらに別の実施形態では、電子モジュール３００は、アンテナ装置１０のインターフェース１３に接続するためのインターフェース８に近接するなど、電子装置１０中に配設されてもよい。

【0034】

図７は、第２のアンテナシステム２００、又は第２のアンテナシステム２００の少なくとも一部２０１の一実施形態を概略的に示している。第２のアンテナシステム２００は、十字形支持構造２３０の直交面上に配設された複数の第２のアンテナ素子２２０を備える。第２のアンテナ素子２２０は、分離ネットワークによりサブ６ＧＨｚ ＭＩＭＯ用のアンテナを形成してもよい。パッシブアンテナを形成し得るアンテナ素子２２０は、インターフェース６０６を介して、例えば、ケーブル接続によって電子モジュール３００に接続されている。例えば、２～６ＧＨｚの、サブ６ＧＨｚ ５Ｇ ＭＩＭＯアンテナシステムの動作のために、第２のアンテナシステム２００は、第２のアンテナシステム２００の一部２０１において８×８ＭＩＭＯ用に構成され得る。各アンテナ素子２２０は、例えば、ＰＣＢエッジＶｉｖａｌｄｉアンテナ、ダイポールアンテナ、ＩＦＡ（逆Ｆ型アンテナ）、又は他のものであってもよい。十字形支持構造２３０は、十字形に取り付けるＰＣＢであってもよい。

【0035】

図８は、第２のアンテナシステム２００の任意選択の第２の部分２０２を概略的に示している。このセクション２０２は、１／４波長の低周波数帯７００～９６０ＭＨｚＭＩＭＯアンテナなどの低周波数帯ＭＩＭＯアンテナシステムを備えてもよい。このアンテナシステムは、ＰＣＢ２５０の上に印刷された２つ以上のアンテナ２４０を備えてもよい。任意選択的に、減結合仮想化回線２４１が使用されてもよい。このようにして、モノポール２４０間の結合の減少が得られ、それによって、低い相関が得られることにより、ＭＩＭＯ効率が改善される。

【0036】

図９は、複合型アンテナ装置１０の第２の構成を概略的に示している。この配置では、第１のアンテナシステム１００Ａは、第２のアンテナシステム２００Ａの周りに同心円状に配置されており、第２のアンテナシステム２００は、第１のアンテナシステム１００のための反射器として機能する。このようにアンテナシステムを構成することにより、第１のアンテナシステム１００に対して改善された高周波数帯アンテナ利得が得られる。第２のアンテナシステム２００Ｂは、図７又は図８を参照して説明したような構造を備えてもよい。他の代替的な実施形態を、図１０～図１２を参照して説明する。

【0037】

いくつかの実施形態では、第１のアンテナシステム１００Ａは、第２のアンテナシステム２００Ａの周りに配置された複数の第１のアンテナ素子を備える。この構成のいくつかの例は、図１０～図１２を参照してさらに詳細に説明され、第１のアンテナ素子は、それぞれ１１０Ａ、１１０Ｂ、及び１１０Ｃで表される。この構成では、各第１のアンテナ素子は、第２のアンテナシステムに対して距離Ｄを隔てて配置されており、この距離は、第１の周波数帯域における周波数の４分の１波長に相関する。これに関連して、相関とは、第２のアンテナシステム２００Ａで反射された第１のアンテナ素子からの電波の反射が、第１のアンテナシステム１００Ａからの送信電波の正の増幅を引き起こすように、距離Ｄが前記周波数の波長の整数±４分の１波長に等しくなり得ることを意味する。

【0038】

第２の構成の様々な実施形態では、第１のアンテナ素子は、裏側からの結合も可能にするように、裏側接地面のないモノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、線形アレイ、又はアレイパネルであってもよい。説明したＢＢモデム６０２及びＲＦ６０３を含む複合型アンテナ装置１０を駆動するための回路を備える、電子モジュール３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃは、アンテナ装置１０の底部又は中央セクションに配置されてもよく、そこからアンテナ装置１０内のアンテナ要素、具体的には、第１のアンテナシステムの少なくとも第１のアンテナ素子１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃに接続する。電子モジュール３００Ａは、グランドプレーンを有するＰＣＢを備えてもよく、ＲＦ回路６０３は、少なくとも第１のアンテナシステムに対してグランドプレーンの下に設けられる。

【0039】

図１０は、第２のアンテナシステム２００が中央の第２のアンテナモノポール２０１Ａを含む一実施形態を示している。このアンテナモノポールは、例えば、７００～９６０ＭＨｚ用の低周波数帯アンテナであり得る。代替的な実施形態では、中央の第２のアンテナモノポール２０１Ａは、５ＧシステムのＦＲ１で動作するように構成されている。第１のアンテナシステム１００Ａは、複数の第１のアンテナ素子１１０Ａを備える。第１のアンテナ素子１１０Ａは、第１のアンテナシステム１００Ａのビームフォーミング又はビーム切替のために、ある特定の第１のアンテナ素子１１１Ａから別の特定の第１のアンテナ素子１１２Ａへ、給電信号を切り替えることによって駆動されてもよい。各第１のアンテナ素子１１０Ａは、専用のフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）を備えてもよく、あるいは、すべての第１のアンテナ素子１１０Ａ間など、複数の第１のアンテナ素子１１０Ａ間を切り替えるために共通のＦＥＭが使用されてもよい。各第１のアンテナ素子１１０Ａは、説明したように、第１のアンテナシステム１００Ａの周波数の建設的反射を得るために、中央の第２のアンテナモノポール２０１Ａの外側に距離Ｄを置いて配設されている。

【0040】

図１１は、３つ以上の周波数帯のために構成された複合型アンテナ装置１０の代替的な実施形態を示している。ここで、第２のアンテナシステム２００は、中央の第２のアンテナモノポール２０２Ｂを含む。このアンテナモノポール２０２Ｂは、例えば、７００～９６０ＭＨｚ用の低周波数帯アンテナであってもよい。さらに、第２のアンテナシステムは、５ＧシステムのＦＲ１などの中間周波数帯で動作するように構成された複数の第２のアンテナ素子２０１Ｂを備える。第２のアンテナ素子２０１Ｂは、中央モノポール２０２Ｂの周りに配設されてもよい。第１のアンテナシステム１００Ｂは、第１のアンテナシステム１００Ｂのビームフォーミング又はビーム切替のために、１つの特定の第１のアンテナ素子１１１Ｂから別の特定の第１のアンテナ素子１１２Ｂへ給電信号を切り替えることによって駆動され得る複数の第１のアンテナ素子１１０Ｂを備える。各第１のアンテナ素子１１０Ｂは、専用のＦＥＭを備えてもよく、あるいは、すべての第１のアンテナ素子１１０Ａ間など、複数の第１のアンテナ素子１１０Ｂ間を切り替えるために共通のＦＥＭが使用されてもよい。各第１のアンテナ素子１１０Ｂは、説明したように、第１のアンテナシステム１００Ｂの周波数の建設的反射を得るために、中央の第２のアンテナモノポール２０２Ｂの外側に距離Ｄを置いて配設されている。この実施形態では、第１のアンテナシステム１００Ｂは、複合型アンテナ装置１０の軸線１２に沿って、第２のアンテナシステム２００Ｂの中間周波数帯部分からずらされている。

【0041】

図１２は、３つ以上の周波数帯のために構成された複合型アンテナ装置１０のさらに別の実施形態を示している。ここで、第２のアンテナシステム２００は、中央の第２のアンテナモノポール２０２Ｃを含む。このアンテナモノポール２０２Ｂは、例えば、７００～９６０ＭＨｚ用の低周波数帯アンテナであってもよい。さらに、第２のアンテナシステムは、５ＧシステムのＦＲ１などの中間周波数帯で動作するように構成された複数の第２のアンテナ素子２０１Ｃを備える。第２のアンテナ素子２０１Ｃは、中央モノポール２０２Ｃの周りに配設されてもよい。第１のアンテナシステム１００Ｃは、第１のアンテナシステム１００Ｃのビームフォーミング又はビーム切替のために、１つの特定の第１のアンテナ素子１１１Ｃから別の特定の第１のアンテナ素子１１２Ｃへ給電信号を切り替えることによって駆動され得る複数の第１のアンテナ素子１１０Ｃを備える。各第１のアンテナ素子１１０Ｃは、専用のＦＥＭを備えてもよく、あるいは、すべての第１のアンテナ素子１１０Ｃ間など、複数の第１のアンテナ素子１１０Ｃ間を切り替えるために共通のＦＥＭが使用されてもよい。各第１のアンテナ素子１１０Ｃは、第２のアンテナシステムの外側に距離Ｄを置いて配設される。具体的には、各第１のアンテナ素子１１０Ｃは、説明したように、第１のアンテナシステム１００Ｃの周波数の建設的反射を得るために、第２のアンテナ素子２０１Ｃ上の外側に距離Ｄを置いて配設されてもよい。この実施形態では、アンテナ素子１１０Ｃ、２１０Ｃ、２０２Ｃは異なる長さを有してもよいが、それらは複合型アンテナ装置１０の軸線１２を中心として共通の平面内に同心円状に配置される。

【0042】

上記では、請求の範囲によって提供される解決策を実現する様々な方法を示す、様々な実施形態が概説されている。これらの実施形態では、複合型アンテナ装置１０の軸線１２に垂直な平面上の第１のアンテナシステム１００の投影及び第２のアンテナシステム２００の投影は、重なり合うそれぞれのエリアを画定する。異なる実施形態は、以下の条項（Ｃ）の要素及び特徴の任意の組合せを含んでもよい。
Ｃ１．全方向性動作用に構成された複合アンテナ装置（１０）であって、第１の周波数帯域で使用するように構成された第１のアンテナシステム（１００）であって、円筒形状に配置された複数の第１のアンテナ素子（１１０、１１０Ａ）を備える、第１のアンテナシステム（１００）と、
第１の周波数帯域よりも低い周波数における第２の周波数帯域で使用するように構成された第２のアンテナシステム（２００）と、
第１及び第２のアンテナシステムを取り囲む筐体（１１）と、を備え、第１及び第２のアンテナシステムが、複合アンテナ装置の軸線（１２）を中心とした全方向性動作のために構成されている、
複合アンテナ装置（１０）。
Ｃ２．各第１のアンテナ素子が、アレイパネル（１１０）を備える、Ｃ１に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ３．各アレイパネルが、パネル面が前記軸線から外方に面するように配置されている、Ｃ２に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ４．ベースバンドモデム（６０２）と、第１及び第２のアンテナシステムに接続された無線周波数ユニット（６０３）と、を備える電子モジュール（３００）を備える、
Ｃ１～Ｃ３のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
Ｃ５．無線周波数ユニット（６０３）が、中間周波数コンバータ（６０４）なしでベースバンドモデム（６０２）に接続されている、Ｃ４に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ６．前記電子モジュールが、前記円筒形状の内側に配置されている、Ｃ４又はＣ５に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ７．前記円筒形状の内側に配置された、各アレイパネル用の送信／受信スイッチを備える、Ｃ６に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ８．ベースバンドモデムが、それぞれのアレイパネルの時分割複信（ＴＤＤ）動作のためにスイッチを制御して、一度に１つのアレイパネルのみをアクティブ化するように構成されている、Ｃ７に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ９．円筒形の筐体の第１の端部（１３）に電子装置（１）に接続するためのインターフェースをさらに備え、第１のアンテナシステムが、第２のアンテナシステムよりも前記インターフェースの近くに配置されている、
Ｃ１～Ｃ８のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１０．第２のアンテナシステムが、十字形支持構造（２３０）の直交面上に配設された複数の第２のアンテナ素子（２２０）を備える、Ｃ１～Ｃ９のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１１．第１のアンテナシステム（１００Ａ）が、第２のアンテナシステム（２００Ａ）の周りに同心円状に配置されており、第２のアンテナシステムが、第１のアンテナシステムのための反射器として機能する、Ｃ１に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１２．複数の第１のアンテナ素子（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ）が、第２のアンテナシステム（２０１Ａ、２０２Ｂ、２０１Ｃ）の周りに配置されている、Ｃ１１に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１３．各第１のアンテナ素子が、第２のアンテナシステムに対して距離（Ｄ）を隔てて配置されており、この距離が、第１の周波数帯域における周波数の４分の１波長に相関する、Ｃ１１に記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１４．第２のアンテナシステムが、前記軸線の周りに配置された複数の第２のアンテナ素子（２０１Ｃ）を含む、Ｃ１０～Ｃ１２のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１５．第２のアンテナシステムが、中央の第２のアンテナ素子（２０１Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ）を含む、Ｃ１０～Ｃ１３のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１６．前記軸線に垂直な平面上の第１のアンテナシステムの投影及び第２のアンテナシステムの投影が、重なり合うそれぞれのエリアを画定する、Ｃ１～Ｃ１５のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
Ｃ１７．第１の周波数帯域が、ミリ波スペクトル内である、Ｃ１～Ｃ１６のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置
Ｃ１８．ビデオカメラ装置（１）であって、撮像素子（４）を含む撮像ユニット（３）と、ビデオデータを送信するために前記撮像ユニットに接続されたＣ１～Ｃ１７のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置（１０）と、を備える、ビデオカメラ装置（１）。

【0043】

本明細書で提案される様々な解決策は、電子装置１の外部アンテナとして使用するのに適し、第１のアンテナシステムがビームフォーミングのために構成された実装態様に特に適した、複合型アンテナ装置を提供する。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】