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(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】2024-03-12
(45)【発行日】2024-03-21
(54)【発明の名称】信号放射装置及びアンテナ構造
(51)【国際特許分類】
   H01Q 25/00 20060101AFI20240313BHJP
   H01Q 9/16 20060101ALI20240313BHJP
   H01Q 13/08 20060101ALI20240313BHJP
【FI】
H01Q25/00
H01Q9/16
H01Q13/08
【請求項の数】 20
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022091927
(22)【出願日】2022-06-07
(65)【公開番号】P2023044625
(43)【公開日】2023-03-30
【審査請求日】2022-06-07
(31)【優先権主張番号】63/245,207
(32)【優先日】2021-09-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/696,874
(32)【優先日】2022-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】502160992
【氏名又は名称】宏達國際電子股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100134577
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 雅章
(72)【発明者】
【氏名】簡 嘉徳
(72)【発明者】
【氏名】林 政宏
【審査官】岸田 伸太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-118095(JP,A)
【文献】特開2010-119002(JP,A)
【文献】特開2001-244731(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01Q 25/00
H01Q 9/16
H01Q 13/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1方向に沿った第1信号の送受信動作を実行するよう構成された第1信号放射器と、
前記第1信号放射器と重畳して設けられ、第2方向及び/又は第3方向に沿った少なくとも1つの第2信号の前記送受信 動作を実行するよう構成された第2信号放射器と、
前記第1信号放射器と前記第2信号放射器との間に設けられ、全方位にて第3信号の前記送受信動作を実行するよう構成された反射式信号放射器と
を含み、
前記第1方向、前記第2方向、及び前記第3方向が異なっており、
前記第3信号が第2周波数帯の信号であり、前記第1信号が第1周波数帯の信号と第3周波数帯の信号のうちの少なくとも1つを含み、前記第2信号が前記第1周波数帯の信号と前記第3周波数帯の信号のうちの少なくとも1つを含み、前記第2周波数帯が前記第1周波数帯及び前記第3周波数帯よりも低い、
信号放射装置。
【請求項2】
前記第1信号の周波数帯が前記第2信号の周波数帯と同一であるか異なっている、
請求項1に記載の信号放射装置。
【請求項3】
前記反射式信号放射器が、
第1反射板と、
第2反射板と、
前記第1反射板と前記第2反射板との間に結合され、無線周波数信号を前記第1反射板と前記第2反射板とに伝送するよう構成された信号供給源と
を含む、少なくとも1つの放射体グループ
を含み、
前記第1反射板と前記第2反射板が逆極性の信号を送受信するようそれぞれ構成された、
請求項1に記載の信号放射装置。
【請求項4】
前記少なくとも1つの放射体グループの数が複数であるとき、2つの隣接する前記放射体グループが間隔距離により間隔が空けられている、
請求項3に記載の信号放射装置。
【請求項5】
前記第1信号放射器が、
反射板と、
前記反射板上に設けられ、基準グランドプレーンを提供するよう構成された基板と、
前記基板上に設けられ、前記第1信号を送受信するよう構成された少なくとも1つの放射体と
を含む、
請求項1に記載の信号放射装置。
【請求項6】
前記少なくとも1つの放射体の数が複数であるとき、前記放射体がアレイ方式で前記基板上に設けられる、
請求項5に記載の信号放射装置。
【請求項7】
前記少なくとも1つの放射体の形状が円形、三角形、又は矩形である、
請求項5に記載の信号放射装置。
【請求項8】
前記第2信号放射器が、
前記信号放射装置の第1の側に設けられ、前記第2信号を受信するよう構成された第1放射体と、
前記第1放射体に隣接しており、前記第2方向に沿って設けられた少なくとも1つの第1導波素子と
を含む、
請求項1に記載の信号放射装置。
【請求項9】
前記第2信号放射器が、
前記信号放射装置の第2の側に設けられ、前記少なくとも1つの第2信号を受信するよう構成された第2放射体と、
前記第2放射体に隣接しており、前記第3方向に沿って設けられた少なくとも1つの第2導波素子と
を更に含む、
請求項8に記載の信号放射装置。
【請求項10】
前記少なくとも1つの第1導波素子が前記第1放射体と平行又は非平行な縁部を有する、
請求項8に記載の信号放射装置。
【請求項11】
前記第1放射体が、第1サブ信号放射体と第2サブ信号放射体とを含み、
前記第2信号放射器が、前記第1サブ信号放射体と前記第2サブ信号放射体との間に結合された信号供給源を更に含む、
請求項8に記載の信号放射装置。
【請求項12】
前記第2信号放射器が、
前記第1信号放射器と重畳して設けられた反射板と、
前記反射板と前記第1信号放射器との間に設けられた基板と
を更に含み、
前記少なくとも1つの第1導波素子が前記反射板の少なくとも1つの側辺の外側の上方に設けられた、
請求項8に記載の信号放射装置。
【請求項13】
前記反射板の前記少なくとも1つの側辺が平坦な側辺である、
請求項12に記載の信号放射装置。
【請求項14】
前記反射板の前記少なくとも1つの側辺が凹部又は突出部を有する、
請求項12に記載の信号放射装置。
【請求項15】
複数の請求項1に記載の信号放射装置を含み、
前記信号放射装置が互いに結合された、
アンテナ構造。
【請求項16】
前記信号放射装置が平面基板上に集合して設けられた、
請求項15に記載のアンテナ構造。
【請求項17】
複数の伝送線を更に含み、
各前記伝送線が、前記信号放射装置のうちの2つが互いに電気接続されることを可能とするよう構成された、
請求項15に記載のアンテナ構造。
【請求項18】
前記信号放射装置の第1放射装置から第4放射装置が、第1平面基板から第4平面基板上にそれぞれ設けられ、
前記第1平面基板と前記第2平面基板が第1軸と第2軸とにより形成された第1の面に設けられ、前記第3平面基板と前記第4平面基板が前記第2軸と第3軸とにより形成された第2の面に設けられた、
請求項15に記載のアンテナ構造。
【請求項19】
前記第1軸、前記第2軸、及び前記第3軸のうちの各2つが互いに直交している、
請求項18に記載のアンテナ構造。
【請求項20】
前記第1方向、前記第2方向、及び前記第3方向のうちの各2つが互いに直交している、
請求項15に記載のアンテナ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は信号放射装置及びアンテナ構造に関するものであり、特に、周波数分割多重化を達成可能な信号放射装置及びアンテナ構造に関する。
【背景技術】
【0002】
電子技術の進歩及び情報化時代の到来に伴い、無線通信は電子デバイスに不可欠な能力となっている。
【0003】
電子デバイスの通信帯域幅を増加させるため、周波数分割多重化の応用が不可避な傾向となっている。現在の当該技術分野において、アンテナ装置は主にブロードサイドパターン及びエンドファイアパターンである直線偏波を有するアンテナを伴い設計されることが多く、円偏波を伴い設計されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、複数の無線周波数信号の送受信動作を提供可能であり、周波数分割多重化の応用を達成可能な信号放射装置及びアンテナ構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の信号放射装置は、第1信号放射器と、第2信号放射器と、反射式信号放射器とを含む。第1信号放射器は、第1方向に沿った第1信号の送受信動作を実行するよう構成される。第2信号放射器は、第1信号放射器と重畳して設けられ、第2方向及び/又は第3方向に沿った少なくとも1つの第2信号の送受信動作を実行するよう構成される。第1方向、第2方向、及び第3方向は異なっている。反射式信号放射器は、第1信号放射器と第2信号放射器との間に設けられ、全方向にて第3信号の送受信動作を実行するよう構成される。第3信号の周波数帯は第1信号の周波数帯及び第2信号の周波数帯よりも低い。
【0006】
本発明におけるアンテナ構造は、複数の上述したような信号放射装置を含む。信号放射装置は互いに結合される。
【発明の効果】
【0007】
上記に基づき、本発明の信号放射装置は、異なる方向の信号の送受信動作を実行する信号放射器と、全方位の信号の送受信動作を実行する反射式信号放射器とを有する。アンテナ装置は多周波数動作を達成でき、周波数分割多重化の機能を達成する無線周波数信号を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の1つの実施形態による信号放射装置の概略図である。
図2】本発明の1つの実施形態による信号放射装置の側面図である。
図3】本発明の1つの実施形態による信号放射装置の上面図である。
図4図4A~4Dは、それぞれ本発明の1つの実施形態による第1信号放射器の異なる実装の概略図である。
図5図5A~5Cは、それぞれ本発明の1つの実施形態による第2信号放射器の異なる実装の概略図である。
図6】本発明の1つの実施形態による反射式信号放射器の異なる実装の概略図である。
図7】本発明の1つの実施形態によるアンテナ構造の概略図である。
図8】本発明のもう1つの実施形態によるアンテナ構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の1つの実施形態による信号放射装置の概略図である図1を参照する。信号放射装置100は、第1信号放射器110と、第2信号放射器120と、反射式信号放射器130とを含む。第1信号放射器110は、第1方向に沿った第1信号WB1の送受信動作を実行するよう構成される。本実施形態において、第1方向は第1軸Z-AXISの方向であってよい。第2信号放射器120は、第1信号放射器110と重畳して設けられる。第2信号放射器120は、第2方向X-AXIS及び/又は第3方向Y-AXISに沿った第2信号WB2-1及びWB2-2の送受信動作を実行するよう構成される。本実施形態において、第2方向は第2軸X-AXISの方向であってよく、第3方向は第3軸Y-AXISの方向であってよい。第1軸Z-AXIS、第2軸X-AXIS、第3軸Y-AXISは同一でない。本実施形態において、第1軸Z-AXIS、第2軸X-AXIS、第3軸Y-AXISのうちの各2つは互いに直交してよい。
【0010】
加えて、反射式信号放射器130が第1信号放射器110と第2信号放射器120との間に設けられる。反射式信号放射器130は、全方位にて第3信号WB3の送受信動作を実行するよう構成される。
【0011】
本実施形態において、第3信号WB3は第2周波数帯の信号である。第1信号WB1は、第1周波数帯の信号及び第3周波数帯の信号のうちの少なくとも1つを含む。第2信号WB2-1とWB2-2は、第1周波数帯の信号及び第3周波数帯の信号のうちの少なくとも1つを含み、第2周波数帯は第1周波数帯及び第3周波数帯よりも低い。加えて、第1周波数帯及び第3周波数帯は同一であるか異なっていてもよい。
【0012】
第1信号放射器110と第2信号放射器120と反射式信号放射器130との組合せを介して、本実施形態の信号放射装置100は複数の周波数帯において動作する能力を有し、周波数分割多重化の応用を達成するため、複数の無線周波数信号の送受信動作を提供することができる。
【0013】
本発明の本実施形態の信号放射装置100は、全方位性パターン変調に類似した信号放射装置を提供してもよい。信号放射装置100は円偏波の受信可能範囲を有し、空間における偏波の伝播を強化し、偏波ダイバーシティの効果を達成することができる。
【0014】
ここから、本発明の1つの実施形態による信号放射装置の側面図である図2を参照する。信号放射装置200は、第1信号放射器210と、第2信号放射器220と、反射式信号放射器230とを含む。第1信号放射器210は、反射板214と、基板213と、放射体211及び212とを含む。基板213は反射板214上に設けられ、放射体211及び212は基板213上に設けられる。反射板214は、第1軸(例えば三次元座標系のZ軸)に向いた信号反射器であってよく、第1信号放射器210の基準グランドプレーンを提供するよう構成される。放射体211及び212は、無線周波数信号を放射するよう構成された金属板であってよく、信号がZ軸の方向へ向け放射されることを可能とするよう構成される。放射体211及び212の数は1以上であってよく、特に限定されないことに注意されたい。
【0015】
第2信号放射器220は、放射体221及び222と、導波素子223及び224と、基板225と、反射板226とを含む。基板225は反射板214と重畳して設けられ、反射板214の下方に設けられる。反射板226は基板225の下方に設けられる。放射体221及び222は反射板226の2つの側、即ち信号放射装置200の2つの側にそれぞれ設けられる。導波素子223は放射体221の外側に設けられ、導波素子224は放射体222の外側に設けられる。
【0016】
反射板226は垂直反射器であってよい。放射体221及び222は準八木放射体であり、ダイポール放射体と同等であってよい。第2信号放射器220は、準八木放射体と同等である水平放射体を信号放射装置200のいずれかの側に有してよく、そのビームの方向は基板225の側に向かって放射してよい。
【0017】
本実施形態において、導波素子223は1つ以上の導波部を有してよく、特に限定されない。導波素子224も1つ以上の導波部を有してよく、特に限定されない。
【0018】
本実施形態において、反射板226は第2軸(例えば三次元座標系におけるX軸)又は第3軸(例えば三次元座標系におけるY軸)に面した信号反射器であってよい。反射板226は、第2信号放射器220の基準グランドプレーンを提供してよい。放射体221及び222は、無線周波数信号を放射するよう構成された金属板であってよい。
【0019】
加えて、反射式信号放射器230は、反射板231及び232と、信号供給源233とを含む。信号供給源233は、放射体グループを形成するため反射板231及び232の間に結合される。反射板231及び232と信号供給源233とにより形成された放射体グループは、反射板214と基板225との間に設けられる。信号供給源233は無線周波数信号を反射板231及び232へ伝送する。反射板231及び反射板232は逆極性の信号を送受信するようそれぞれ構成される。
【0020】
本実施形態において、反射板231及び232は、X、Y、Z軸に沿った信号の反射動作を提供することができる。反射板231及び232の金属面はダイポール放射体と同等であってよく、そのビームは無指向性放射パターンに類似していることで、反射式信号放射器230は全方位にて信号の送受信動作を実行してよい。
【0021】
ここから、本発明の1つの実施形態による信号放射装置の上面図である図3を参照する。信号放射装置300は、第1信号放射器311及び312と、第2信号放射器321~324と、反射式信号放射器331とを含む。第1信号放射器311及び312はペアとして設けられる。第2信号放射器321及び322は第1信号放射器311の2つの側に設けられ、第2信号放射器323及び324は第1信号放射器312の2つの側に設けられる。第1信号放射器311及び312は、Z軸に沿った信号の送受信動作を実行してよい。第2信号放射器321及び324はX軸に沿った信号の送受信動作を提供してよく、第2信号放射器322及び323はY軸に沿った信号の送受信動作を提供してよい。
【0022】
加えて、反射式信号放射器331は第1信号放射器311及び312の下方に設けられる。
【0023】
本実施形態において、第2信号放射器321を例とすると、第2信号放射器321内の放射体はサブ放射体3211及び3212により構築されてよい。第2信号放射器321は信号供給源3213を更に含む。信号供給源3213はサブ放射体3211とサブ放射体3212との間に結合され、無線周波数信号をサブ放射体3211及び3212へ伝送する。
【0024】
因みに、本実施形態において、信号放射装置300は、複数の伝送線W1~W4により形成されたフィーダ回路も含む。フィーダ回路は信号放射装置300において電気信号を伝送するよう構成される。加えて、信号放射装置300は、電気信号の送受信動作を制御するためにフィーダ回路と組み合わせられるよう構成された放射スイッチ341及び342も含む。
【0025】
言及すべきこととして、本発明の本実施形態において、信号放射装置に含まれる第1信号放射器及び第2信号放射器の数は特に限定されない。図3の実施形態に示された第1信号放射器及び第2信号放射器の数は図示するための例示であり、本発明の範囲を限定することを意図していない。
【0026】
ここから、それぞれ本発明の1つの実施形態による第1信号放射器の異なる実装の概略図である図4A~4Dを参照する。図4Aにおいて、第1信号放射器401は、反射板(未図示)と、基板410と、複数の放射体421とを含む。放射体421は矩形状であってよく、基板410上に設けられる。反射板は基板410の下方に設けられて基板410により覆われている。
【0027】
図4Bにおいて、第1信号放射器402は、反射板(未図示)と、基板410と、複数の放射体422とを含む。放射体422は矩形状であってよく、基板410上にアレイ方式で設けられる。反射板は基板410の下方に設けられて基板410により覆われている。
【0028】
図4Cにおいて、第1信号放射器403は、反射板(未図示)と、基板410と、複数の放射体423とを含む。放射体423は三角形状であってよく、基板410上にアレイ方式で設けられる。反射板はやはり基板410の下方に設けられて基板410により覆われている。
【0029】
図4Dにおいて、第1信号放射器404は、反射板(未図示)と、基板410と、複数の放射体424とを含む。放射体423は円(又は楕円)形状であってよく、基板410上にアレイ方式で設けられる。反射板はやはり基板410の下方に設けられて基板410により覆われている。
【0030】
ここから、本発明の1つの実施形態による第2信号放射器の異なる実装の概略図である図5A~5Cを参照する。図5Aにおいて、第2信号放射器501は、反射板511と、基板521と、放射体531と、導波素子WG1~WG3とを含む。基板521は反射板511上に設けられ、放射体531と導波素子WG1~WG3は反射板511の1つの側辺S1の外側に設けられる。本実施形態において、放射体531に隣接した反射板511の側辺S1は平坦な側辺である。導波素子WG1~WG3の形状は異なってよいことに注意されたい。導波素子WG1の形状は>形状である。導波素子WG2の形状は長尺帯形状である。導波素子WG3の形状は<形状である。
【0031】
図5Bにおいて、第2信号放射器502は、反射板512と、基板522と、放射体532と、導波素子WG1及びWG2とを含む。基板522は反射板512上に設けられ、放射体532と導波素子WG1及びWG2は反射板512の1つの側辺S2の外側に設けられる。本実施形態において、放射体532に隣接した反射板512の側辺S2は凹部を有する。反射板512の凹部は放射体532により送受信された無線信号にアグリゲーションの機能を有させることができる。凹部の夾角は、送受信信号の波長に応じて設定されてよい。
【0032】
図5Cにおいて、第2信号放射器503は、反射板513と、基板523と、放射体533と、導波素子WG1及びWG2とを含む。基板523は反射板513上に設けられ、放射体533と導波素子WG1及びWG2は反射板513の1つの側辺S3の外側に設けられる。本実施形態において、放射体533に隣接した反射板513の側辺S3は突出部を有する。反射板513の突出部は放射体533により送受信された無線信号にダイバージェンスの機能を有させることができる。
【0033】
ここから、本発明の1つの実施形態による反射式信号放射器の異なる実装の概略図である図6を参照する。図2の反射式信号放射器230と比較し、本実施形態の反射式信号放射器600は複数の放射体グループ611~614を含む。放射体グループ611~614は互いに同一のアーキテクチャを有してよく、各放射体グループ611~614は反射式信号放射器230と同一のアーキテクチャを有してよい。放射体グループ611~614は水平方向に順に設けられ、直接隣接する2つの放射体グループの間には間隔距離が存在してよい。
【0034】
本発明の1つの実施形態によるアンテナ構造の概略図である図7を参照する。アンテナ構造700は、複数の信号放射装置710~740と、平面基板750と、複数の伝送線W1~W6とを含む。信号放射装置710~740は平坦基板750上に集合的に設けられ、平面基板750は多層基板であってよい。信号放射装置710~740のうちの各2つは伝送線W1~W6を介して互いに電気接続される。詳細には、信号放射装置710と720は伝送線W2を介して互いに電気接続され、信号放射装置720と730は伝送線W3を介して互いに電気接続され、信号放射装置730と740は伝送線W4を介して互いに電気接続され、信号放射装置710と740は伝送線W1を介して互いに電気接続され、信号放射装置710と730は伝送線W5を介して互いに電気接続され、信号放射装置720と740は伝送線W6を介して互いに電気接続される。
【0035】
信号放射装置710~740の実装の詳細は上述した実施形態及び実装において詳細に説明しており、同一の詳細は以下では繰り返さない。
【0036】
本発明のもう1つの実施形態によるアンテナ構造の概略図である図8を参照する。アンテナ構造800は複数の信号放射装置810~840を含む。信号放射装置810~840は、それぞれ異なる平面基板811~814上に設けられてよい。平面基板811と平面基板812は第1軸(例えばZ軸)と第2軸(例えばX軸)により形成された第1面に設けられてよく、平面基板813と平面基板814は第2軸(例えばX軸)と第3軸(例えばY軸)により形成された第2面に設けられてよい。加えて、信号放射装置810~840は伝送線W1及びW2を介して互いに電気接続されてよい。
【0037】
アンテナ構造800は三次元立体構造を有してよく、これにより送受信信号のパターン範囲を拡大することができる。
【0038】
上記に基づき、本発明の信号放射装置及びアンテナ構造は、第1信号放射器と第2信号放射器との間に反射式信号放射器を設けること、及び、円偏波の設計を組み合わせることにより、全方位性の信号送受信機能が達成される。加えて、アンテナ装置は多周波数動作を有してよく、周波数分割多重化の機能を達成するため無線周波数信号を提供する。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明の信号放射装置及びアンテナ構造は、周波数分割多重化において適用することができる。
【符号の説明】
【0040】
100、200、300、710~740、810~840:信号放射装置
110、210、311、312、401~404:第1信号放射器
120、220、321~324、501~503:第2信号放射器
130、230、331、600:反射式信号放射器
211、212、221、222、421~424、531~533:放射体
213、225、410、521~523:基板
214、226、231、232、511~513:反射板
223、224、WG1~WG3:導波素子
233、3213:信号供給源
3211、3212:サブ放射体
611~614:放射体グループ
700、800:アンテナ装置
750、811~814:平面基板
S1、S2、S3:側辺
W1~W6:伝送線
WB1、WB2-1、WB2-2、WB3:信号
X-AXIS、Y-AXIS、Z-AXIS:軸

図1
図2
図3
図4A
図4B
図4C
図4D
図5A
図5B
図5C
図6
図7
図8