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特許7520969アンテナ二重化、導波管、およびその方法
(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】2024-07-12
(45)【発行日】2024-07-23
(54)【発明の名称】アンテナ二重化、導波管、およびその方法
(51)【国際特許分類】
   H04B 1/3822 20150101AFI20240716BHJP
   H01Q 1/32 20060101ALI20240716BHJP
   H01P 3/14 20060101ALI20240716BHJP
   H04B 1/401 20150101ALI20240716BHJP
【FI】
H04B1/3822
H01Q1/32 Z
H01P3/14
H04B1/401
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2022520090
(86)(22)【出願日】2019-12-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-12
(86)【国際出願番号】 US2019068463
(87)【国際公開番号】W WO2021133387
(87)【国際公開日】2021-07-01
【審査請求日】2022-12-20
(73)【特許権者】
【識別番号】593096712
【氏名又は名称】インテル コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】カマチョ ペレス,ホセ ロドリーゴ
(72)【発明者】
【氏名】チョウドゥリー,デババニ
(72)【発明者】
【氏名】フウサリ,ティモ サカリ
(72)【発明者】
【氏名】スー,ソン-ヨプ,ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ヤマダ,シュウヘイ
【審査官】前田 典之
(56)【参考文献】
【文献】特開2002-176374(JP,A)
【文献】特開2008-311697(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2016/0020737(US,A1)
【文献】米国特許第09917638(US,B1)
【文献】特開2004-112245(JP,A)
【文献】特開2004-015472(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04B 1/3822
H01Q 1/32
H01P 3/14
H04B 1/401
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
単一のケーブルを介してアンテナフロントエンドに接続される高周波フロントエンドの回路であって、前記回路は:
前記アンテナフロントエンドの低雑音増幅器がアクティブであるか否かを示す電気信号を検出するように構成されたセンサであって、前記アンテナフロントエンドから前記単一のケーブルを介して前記回路に引き込まれる電流を測定する、センサと;
1つ以上のプロセッサであって:
前記アンテナフロントエンドの前記低雑音増幅器をアクティブ化または非アクティブ化するよう前記アンテナフロントエンドを制御するように送信モードと受信モードとの間で動作モードを切り替える動作モード切り替え信号を送信し;
検出された前記電気信号の指示に応じて、前記受信モードまたは前記送信モードで動作するよう前記アンテナフロントエンドを制御する;ように構成された、
1つ以上のプロセッサと;を含む
回路。
【請求項2】
前記動作モード切り替え信号の送信は、前記アンテナフロントエンドの前記低雑音増幅器を非アクティブ化するように前記アンテナフロントエンドを制御する、
請求項1に記載の回路。
【請求項3】
前記センサは、前記電気信号を介して、前記低雑音増幅器の非アクティブ化を検出するように構成され、前記1つ以上のプロセッサは、前記低雑音増幅器の検出された前記非アクティブ化に基づいてデータを送信するよう前記アンテナフロントエンドを制御するようにさらに構成される、
請求項2に記載の回路。
【請求項4】
前記1つ以上のプロセッサは、前記動作モード切り替え信号の送信を一時停止することによって、前記アンテナフロントエンドの前記低雑音増幅器をアクティブ化するよう前記アンテナフロントエンドを制御するようにさらに構成される、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の回路。
【請求項5】
前記センサは、電気を介して前記低雑音増幅器のアクティブ化を検出するように構成され、前記1つ以上のプロセッサは、前記低雑音増幅器の検出された前記アクティブ化に基づいてデータを受信するよう前記アンテナフロントエンドを制御するようにさらに構成される、
請求項4に記載の回路。
【請求項6】
単一のケーブルを介して接続されアンテナフロントエンドと高周波フロントエンドとを有するアンテナの二重化の方法であって、
前記アンテナフロントエンドから前記高周波フロントエンドに引き込まれる電流を測定することにより前記アンテナフロントエンドの低雑音増幅器がアクティブであるか否かを示す電気信号を検出するステップと;
前記アンテナフロントエンドの前記低雑音増幅器をアクティブ化または非アクティブ化するよう前記アンテナフロントエンドを制御するために送信モードと受信モードとの間で動作モードを切り替える動作モード切り替え信号を送信するステップと;
検出された前記電気信号の指示に応じて、前記受信モードまたは前記送信モードで動作するように前記アンテナフロントエンドを制御するステップと;を含む、
二重化の方法。
【請求項7】
前記動作モード切り替え信号の送信は、前記アンテナフロントエンドの前記低雑音増幅器を非アクティブ化するように前記アンテナフロントエンドを制御する、
請求項に記載の二重化の方法。
【請求項8】
検出された前記電気信号を介して前記低雑音増幅器の非アクティブ化を決定するステップと;前記低雑音増幅器の検出された非アクティブ化に基づいてデータを送信するように前記アンテナフロントエンドを制御するステップと;をさらに含む、
請求項に記載の二重化の方法。
【請求項9】
前記動作モード切り替え信号の送信を一時停止することが、前記アンテナフロントエンドの前記低雑音増幅器をアクティブ化するように前記アンテナフロントエンドを制御する、
請求項乃至のいずれか1項に記載の二重化の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に記載される実施形態は、概して、高周波(radio frequency)フロントエンドデバイスとアンテナフロントエンドデバイスとの間の二重化構成、および高周波の波を指向する導波管に関する。
【背景技術】
【0002】
車両がより多くのワイヤレス通信技術を組み込むにつれて、車両におけるワイヤレス接続性に対する要求が増加する。例えば、多くの車両は、LTEレガシー、5G、およびWiFiなどを含む、ビークルトゥエブリシング(V2X)アプリケーション用に構成されている。これらの技術は、一般に、ルーフ、フード、トランク、および/またはサイドミラーなどの車両の表面にアンテナおよび高周波フロントエンドを一体化することを必要とする。これらの位置は、特に、高周波(「RF」)エレクトロニクス、特に、かさばるまたは複雑な冷却ソリューションを必要とする低効率RF電力増幅器にとって、厳しい環境となり得る。さらに、シャークフィンおよび類似のアセンブリは、高温および/または日当たりの良い条件下で、内部の周囲温度を非常に高いレベルに上昇させるソーラーオーブン効果に悩まされる可能性がある。これらの温度上昇は、無線接続機器内の半導体の性能を著しく低下させる可能性がある。
【0003】
加えて、アンテナ/RFFEの設計は、工業的な車の設計の慣行および/または目標に準拠しなければならない。例えば、RFFEが上記のソーラーオーブン効果の影響を受けにくい車両の一部に収容され得るように、アンテナのフロントエンドをRFFEから分離することが知られている;しかし、このようなソリューションは、一般に、RFFEを種々のアンテナに接続するために複数のケーブルを必要とし、それによって、実質的に重量およびコストを増加させる。
【0004】
複雑なプラットフォーム統合のためのマイクロ波およびミリ波(mmW)通信システムが、さらに、複数の分散された相互接続無線回路を必要とすることがある。例えば、これは、無線回路が車両内の様々な場所に配置され、機能的な相互接続を維持しなければならない車両では一般的である。これらの分散システムを接続するために種々の方法が試みられてきた。例えば、分散RF回路の接続に同軸ケーブルを使用することが知られている。同様に、自動車のような分散型RFシステムを維持するための様々な導波管(waveguides)が知られている。高度なRFシステムを備える現代の自動車は、特にケーブルに依存し、複雑なケーブル配線がかなりのコスト(材料および設置)および重量を追加する。これらのケーブル束(cable bundles)は、DC電力ケーブル、低周波ケーブル、およびRFケーブルの任意の組み合わせを延長する(carry)ために必要とされる場合がある。
【0005】
特定の設置では、アンテナからかなり離れた場所に配置される分散TX/RX回路に複数のアンテナを相互接続することが要求される場合がある。例えば、様々な車両において、アンテナを約1~1.5m離れた回路に接続することが知られている。したがって、低損失導波管を利用する必要がある。アンテナから無線回路に至るRF/マイクロ波/ミリ波相互接続部は、フットプリントまたはそれらが占める空間を最小限にするために、車両の寸法/表面に適合しなければならない。さらに、車両の周囲の分散無線要素を相互接続することは、長いDCまたは低速データ線を通すことを必要とすることもある。これは、相互接続線が別々に製造され、組み立てられるため、コストを増加させる。
【0006】
これらの目的を達成する既知の方法には、様々な欠点がある。例えば、同軸ケーブルは、RF/マイクロ波およびミリ波においてかなりの挿入損失を有する可能性がある。従来の導波管およびギャップ導波管は、一般に、柔軟性がなく、車両のカーブおよび/または屈曲にあまり適していない。波形(Corrugated)導波管は、波形に対応するために導波管の高さを増加させ、これは、かなりのかさばりを追加し、従って、不利である可能性がある。ツイストペア伝送線路は、しばしば、製造コストが高く、低周波動作であり、電磁両立性が低い。DC、低周波およびRF/ミリ波ケーブル配線は、高周波干渉、電磁干渉、および他の共存問題を嫌うことが知られている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図面において、同様の参照符号は概して異なる図面を通じて同一の部分を指す。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、代わりに本発明の原理を例示することに概して重点が置かれる。以下の説明において、種々の態様が以下の図面を参照して説明される。
図1】RFFEをアンテナから分離するための既知の技術を示す。
図2】貧弱な雑音指数を補償するための低雑音増幅器(「LNA」)に近接したアンテナの既知の配置を示す。
図3図3は、電力増幅器、集積回路、およびベースバンドプロセッサがアンテナおよびLNAから分離して位置する既知の配置を示す。
図4】PAと集積回路との間の密接な物理的関係で動作するデジタルプリディストーションシステム(digital pre-distortion system)400を示す。
図5】ベースバンドプロセッサ、および集積回路を含むRFFE、電力増幅器、およびLNAを示す。
図6】単一ケーブルを使用したRFFEとAFEとの接続を示す。
図7】スイッチング時間のテストのシミュレートされた波形を示す。
図8】本開示の一態様による、複数のアンテナを備えた単一ケーブルの設置を示す。
図9】アンテナ二重化の方法を示す。
図10】組み立てられた状態の第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットを示す。
図11図11は、組み立てられていない状態の第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットを示す。
図12A】本開示の一態様による、導波管の側面図を示す。
図12B】本開示の一態様による、導波管の正面図を示す。
図12C】開示の一態様による、内側から見た第1の導波管ユニットまたは第2の導波管ユニットを示す。
図13】本開示の別の態様による導波管を示す。
図14】互いに分離された図13の導波管ユニットを示す。
図15A】組み立てられたときの、図14の導波管の側面図を示す。
図15B】組み立てられたときの、図14の導波管の正面図を示す。
図15C図14に示されるような導波管ユニットの上面図を示す。
図16A】本開示の別の態様による、DC電力線を収容するようにさらに構成された導波管を示す。
図16B】追加のワイヤハーネス溝を備える組み立てられた導波管を示す。
図16C】ワイヤが導波管を横方向に通過する導波管の側面図を示す。
図17】ホーンアンテナ構造として構成された、本明細書に開示されるような導波管を示す。
図18】本明細書に開示されている導波管のシミュレートされた性能を、典型的な矩形導波管および36~48GHzからの同軸線の性能と比較する。
図19】本明細書に開示されるような導波管の屈曲、ならびに屈曲下の導波管性能の比較を示す。
図20】開示2002によるホーンアンテナと比較した従来のホーン型アンテナ2000の性能の比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下の詳細な説明は、例示として、本開示を実施し得る特定の詳細および態様を示す添付の図面を参照する。当業者が本開示を実施することができるように、1つ以上の態様が十分に詳細に記載されている。他の態様を利用することができ、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的、および/または電気的変更を行うことができる。本開示の様々な態様は、必ずしも相互に排他的ではなく、いくつかの態様は、1つ以上の他の態様と組み合わされて、新たな態様を形成することができる。方法に関連して種々の態様が記載され、装置に関連して種々の態様が記載される。しかしながら、方法に関連して記載される態様は、同様に、装置にも適用可能であり、その逆も可能であることが理解され得る。
【0009】
用語「例示的」は、本明細書において「例示、例、または例証の代わりになる」ことを意味するために使用され得る。本明細書に「例示的」として記載される任意の態様または設計は、必ずしも、他の態様または設計よりも好ましくまたは有利であると解釈されるものではない。
【0010】
用語「少なくとも1つ」および「1つ以上(1つまたは複数)」は、1以上の数量(例えば、1、2、3、4、[...]など)を含むと理解され得る。「複数」という用語は、2以上の数量(例えば、2、3、4、5、[...]など)を含むと理解され得る。
【0011】
要素のグループに関して「の少なくとも1つ」という語句は、本明細書では、要素からなるグループからの少なくとも1つの要素を意味するために使用され得る。例えば、要素のグループに関する「の少なくとも1つ」の語句は、本明細書では、リストされた要素の1つ、リストされた要素の複数の1つ、複数の個々のリストされた要素、または複数のリストされた要素の複数の選択を意味するために使用され得る。
【0012】
明細書および請求項における「複数(plural)」および「複数(multiple)」という語は、1を超える量を明示的に指す。したがって、オブジェクトの量を参照する前述の単語(例えば、「複数の(a plurality of)(オブジェクト)」、「複数の(multiple)(オブジェクト)」)を明示的に呼び出すフレーズは、前述のオブジェクトのうちの1つ超を明示的に指す。「(の)グループ」、「(の)セット」、「(の)コレクション」、「(の)シリーズ」、「(の)シーケンス」、「(の)グループ化」などの用語は、明細書および、もしあれば、特許請求の範囲の中で、1以上の量、すなわち1つまたは複数を指す。
【0013】
本明細書で用いられる用語「データ」は、例えばファイル、ファイルの一部分、ファイルのセット、信号またはストリーム、信号またはストリームの一部分、信号またはストリームのセットなどとして提供される、任意の適切なアナログまたはデジタル形式の情報を含むと理解することができる。さらに、用語「データ」は、また、情報への参照を意味するために、例えば、ポインタの形式で使用されてもよい。しかしながら、用語「データ」は、前述の例に限定されるものではなく、様々な形態をとることができ、当技術分野で理解される任意の情報を表すことができる。本明細書に記載される如何なるタイプの情報も、例えば、データとして、適切な方法で、1つ以上のプロセッサを介して取り扱うことができる。
【0014】
例えば、本明細書で使用される用語「プロセッサ」または「コントローラ」は、データを取り扱うことを可能にする任意の種類の実体として理解することができる。データは、プロセッサまたはコントローラによって実行される1つ以上の特定の機能に従って取り扱うことができる。さらに、本明細書で使用されるプロセッサまたはコントローラは、任意の種類の回路、例えば、任意の種類のアナログまたはデジタル回路として理解することができる。従って、プロセッサまたはコントローラは、アナログ回路、デジタル回路、混合信号回路、論理回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ、中央処理装置(CPU)、グラフィックス処理装置(GPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)など、またはそれらの任意の組み合わせであることができるまたはそれらを含むことができる。以下にさらに詳細に説明する各機能の他の種類の実装も、プロセッサ、コントローラ、または論理回路として理解することができる。本明細書に詳述されるプロセッサ、コントローラ、または論理回路のうちの任意の2つ(またはそれより多く)が、同等の機能等を備える単一のエンティティとして実現されてもよく、逆に、本明細書に詳述される任意の単一のプロセッサ、コントローラ、または論理回路が、同等の機能等を備える2つ(またはより多く)の別個のエンティティとして実現されてもよいことが理解される。
【0015】
本明細書で詳細に説明する用語「メモリ」は、任意の適切なタイプのメモリまたはメモリデバイス、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)、フラッシュメモリなどを含むと理解することができる。
【0016】
ソフトウェアとハードウェア実装データ処理との間の違いは曖昧である可能性がある。本明細書に詳述するプロセッサ、コントローラ、および/または回路は、ソフトウェア、ハードウェア、および/またはソフトウェアおよびハードウェアを含むハイブリッド実装として実装することができる。
【0017】
本明細書で詳細に説明される用語「システム」(例えば、センサシステム、制御システム、コンピューティングシステムなど)は、相互作用する要素のセットとして理解することができ、要素は、限定されるものではなく例として、1つ以上の機械的コンポーネント、1つ以上の電気的コンポーネント、1つ以上の命令(例えば、記憶媒体にエンコードされた)、および/または1つ以上のプロセッサなどであることができる。
【0018】
以下の詳細な説明は、本発明を実施することができる本開示の特定の詳細および態様を例証として示す添付の図面を参照する。他の態様を利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的、および電気的変更を行うことができる。本開示の様々な態様は、本開示のいくつかの態様は、新しい態様を形成するために本開示の1つ以上の他の態様と組み合わせることができるので、必ずしも相互に排他的ではない。
【0019】
本明細書に記載される実施形態が、特に、車両での使用に関するものであるか、または車両での使用に関してのみ記載される範囲で、車両への接続は、例示的なものであることを意図し、限定的なものであると理解されるべきではない。RFFEとアンテナフロントエンドの単一ケーブル接続、または導波管の接続のような、本明細書に記載される原理および方法は、車両の領域外で広範な用途を有し得る。例えば、RFFEとアンテナフロントエンドとの単一ケーブル接続に関して説明した原理および方法は、熱、美観、または他の理由により、RFFEとアンテナフロントエンドとを分離することが望ましい場合、またはケーブルの使用を最小限にすることが望ましい場合など、様々な状況で適用することができる。さらに、導波管は、車両において使用されるものとして本開示において頻繁に議論される。導波管の使用の部位としての車両は、本明細書では、実証目的のみのために使用される。導波管に関して本明細書に開示された原理、方法、およびデバイスは、様々な他の状況において適用されることができ、したがって、説明に車両を含めることは限定的であると考えられるべきである。
【0020】
アンテナのフロントエンドが、LNAおよびスイッチなどのアンテナに近い最小限の可能な回路を含むように、RFFEおよびAFEを分離することが知られており、これにより、電子機器を小さくすることができ、小さいヒートシンクで美的要件を満たすことができるように、必要な熱負荷を最小限にすることができる。しかし、アンテナフロントエンドとRFFEを接続する従来の方法は、典型的にはアンテナ当たり4つのケーブル(電力、制御ならびにRxおよびTx同軸ケーブル)を必要とし、4つのケーブルのうちの2つは一般に同軸ケーブルでなければならない。したがって、屋根に4つのアンテナを有する車両では、4つのアンテナをRFFEに接続するために少なくとも16のケーブルが必要となる。このようなケーブルは、現代の車両の重量および費用のかなりの部分を占めており、従って、重量およびコストを改善するためのケーブルの数を減らすことが望ましい。
【0021】
以上のことを考慮すると、審美的なアンテナ設計(アンテナフロントエンドを含む)で高い送信電力要件を満たし、かさばる非審美的なソリューションを必要とせずに信頼性の高い冷却を提供し、また、車両の材料コストおよび重量の増加を最小限に抑えることが望まれる。
【0022】
本明細書では、特に、長く複雑なケーブル/ハーネスシステムを必要とする自動車環境において、ケーブルの数を著しく減少させる新規なケーブルおよびアセンブリ設計を開示する。アンテナフロントエンドとRFFEとの間のケーブルを1つのケーブルに制限することには、複数の利点がある。第一に、車両への付加重量を最小限に抑えることができる。第二に、コストを著しく低減することができる(ケーブルのコストは車両製造において著しい)。第三に、電力増幅器(PA)がAFEでは必要とされず、AFE回路が最小化されるので、小さいフォームファクタ、低熱負荷、および審美的アンテナフロントエンド設計を可能にすることができる。制御された時間領域の二重化(controlled time domain duplexing)(TDD)システムを介して、ケーブルの数を4から1に低減することを達成できる。さらに、このTDDシステムは、システムが、PAがRFICの近くに位置することを許容するので、PAの線形性(PA linearity)をさらに強化し、厳密なスペクトルエミッションマスク(spectral emission mask)要件(802.11p)を満たすために、デジタルプリディストーション(DPD)に理想的である。さらに、PAおよびとRFICの冷却は、それらがどちらも、ルーフトップ(roof-top)またはシャークフィンに比べて、あまり厳しくない環境に設置することができるので、簡素化される。
【0023】
車両通信は、C-V2X、WiFi、GNSS、LTE/5Gなどの異なる技術をサポートするまたは信頼性を高めるために複数のアンテナを必要とする場合がある。図1は、RFFEをアンテナ100から分離するための既知の技術を示す。図1に示されているように、少なくとも一般的な全方向のカバレッジ要件のために、アンテナを車のルーフトップまたは他の外面に配置することが好ましいことが多い。この図に示されるように、アンテナ104をルーフトップ102に配置することが知られているが、この方法はアンテナ104からRFFE106を分離する。この場合、RFFE106は、低雑音増幅器(LNA)108、電力増幅器110、集積回路112、および/またはベースバンドプロセッサ114を含み得る。RFFE106は、車両のシャークフィンに格納されることが知られている。しかしながら、この場所は、ルーフトップが+50℃を超える温度に容易に達することがあるので、エレクトロニクスにとって非常に厳しく、従って、シャークフィンまたは類似のアセンブリ内のエレクトロニクスは、それらが電気負荷にさらされる前であっても、非常に高い周囲温度を経験する可能性がある。さらに、防水設計要件により、一般的にシャークフィン内に空気循環がないため、ソーラーオーブンの効果は、シャークフィン内の温度をさらに高温に上げる。RF電力増幅器を冷却することは、一般に、審美的であるように容易に設計されず、車両の重量を増加させるかさばる冷却ソリューションを必要とする。さらに、この方法は、アンテナとLNAとの間の距離のためにパフォーマンスの劣化を経験する。
【0024】
図2は、図1の貧弱な雑音指数を補償するために、LNAに近接したアンテナ200の既知の配置を示す。この例では、ルーフトップ202は、LNA/LNAスイッチ208および電力増幅器210に接続され、概して近接した少なくとも1つのアンテナ204を含む。RFFE206は、AFE208に対して、外部または車両の他の部分に配置される。RFFE206は、集積回路212および/またはベースバンドプロセッサ214を含み得る。アンテナとLNAとの間の距離に起因する劣化した性能を補正するために、LNAおよびスイッチ(すなわち、AFE208)のみをアンテナ204に近接させて、雑音指数を最小限にすることが好ましい。この構成では、4つのケーブルが、一般的に、RFFEとAFEの間に延びなければならない。4つのケーブルに対する要求は、コストおよび重量の実質的な増加を意味し、これは望ましくないまたは許容できない可能性がある。
【0025】
図3は、PA、集積回路、およびベースバンドプロセッサがアンテナおよびLNAから分離して配置された既知の配置300を示す。PAをRFICに近づけることは、厳密なスペクトルマスク要件を満たすためのエネルギ効率の良い方法であるデジタルプリディストーション(DPD)目的のためにPA出力の容易な結合を可能にするので、特に有益である。これは、WiFi周波数に近い、5.9GHzの周波数で動作する車々間通信アプリケーション(例えば、厳密なIEEE802.11pスペクトルマスク)にとって特に意味があり得る。この例では、ルーフトップ302は、複数のアンテナ304a~304d(すなわち、MIMOインストールにおいてなど)を備えて構成され、各アンテナは、それぞれLNAおよびスイッチを含む対応するAFE308a~308dに接続される。AFEから離れ、概して車両の別の部分に位置するRFFE306は、その半導体回路にとって熱的に有利である位置に配置され得る。この場合、RFFE306は、アンテナ310a~310dの各々のためのPA、集積回路312、およびベースバンドプロセッサ314を含み得る。上述のように、RFFE306とAFE308との間の従来の接続は、アンテナ当たり2つの電線および2つの同軸ケーブルを含む。このシンプルな4つのアンテナMIMOインストールでは、16のケーブル/ワイヤが必要である。これは、コストおよび重量の著しい増加を意味し、望ましくないまたは許容できない可能性がある。
【0026】
図4は、PAと集積回路との間の密接な物理的関係を伴って動作するDPDシステム400を示す。PA出力は、デジタルベースバンドに結合され得るとともにデジタルベースバンドに受信され得、アルゴリズムがPAの線形性を最大にする正しいプレディストーション係数(predistortion coefficients)を見つける。この例では、プロセッサ402はDPDアルゴリズム404を実行する。プロセッサ402は、電力増幅器408に接続される集積回路406に接続される。PAがRFICから遠く離れて位置するインストール(設置(installations))では、DPDアルゴリズムのためのフィードバック信号を供給するために追加のケーブルが必要とされ、それにより重量および材料コストの両方が増加し、これは望ましくないまたは許容できない可能性がある。
【0027】
時間領域二重化(「TDD」)システムにおいてAFEをRFFEに接続するための従来のソリューションは、1つの受信(「Rx」)同軸ケーブル、1つの送信(「Tx」)同軸ケーブル、1つの電力ケーブル、および1つの制御ケーブルを有することである。このソリューションの利点は、専用の制御ケーブルにより、TxおよびRxに対する最低の挿入損失および最高の制御速度を有することである。この従来のソリューションは、ベースバンドプロセッサ504、集積回路506、電力増幅器508、およびLNA510を含むRFFE502を示す図5に示されている。RFFE502は、LNA510、制御回路512、電力回路514、スイッチ516、およびアンテナ518を含むAFE508に接続される。RFFE502とAFE508との間の電気接続は、4つのケーブル、制御ケーブル520、電力ケーブル522、第1の同軸ケーブル524、および第2の同軸ケーブル526によって形成される。
【0028】
図5から分かるように、この方法は、各AFEに対して2つの高価な同軸ケーブルおよび2つの追加のケーブル(合計4つ)を必要とし、これは材料コストを急速に増加させ、複数のコネクタに起因して基板のフォームファクタを増加させ、システムの重量を増加させ、これらは全て自動車メーカーにとって好ましくない。これは、MIMOおよび/またはダイバーシチアンテナシステムにおいて特に当てはまる。
【0029】
この接続のために4つのケーブルを使用する代わりに、1つの同軸ケーブルのみを使用してRFFEとAFEとの間の接続を効率的に動作させることが可能である。この単一の同軸ケーブルは、併行してまたは同時にDC電力、RF信号、および制御信号を伝送し、TxとRxの間を切り替える(toggle)。
【0030】
図6は、本開示の一態様による、単一のケーブルを使用したRFFEとAFEとの接続を示す。この例では、RFFE602は、LNA604、PA605、電源606、電流感知回路608、比較器610、および集積回路(図示せず)、および/またはベースバンドプロセッサ(図示せず)を含み得る。AFE612は、電力検出器614、比較器616、1つ以上のスイッチ618a~618b、LNA620、および/またはアンテナ622を含み得る。RFFE602は、同軸ケーブル624を介してAFE612に接続される。
【0031】
RFFE602およびAFE612の両方は、デフォルトとしてRxモード(例えば、第1の動作モード)であるように構成され得る。すなわち、LNA604はアクティブであり得、スイッチ(604と605を接続する、並びにスイッチ618aおよび618b)は、第1の動作モードでデフォルトを維持するために、プルアップまたはプルダウンによって受信機に接続され得る。送信が必要な場合、RFFE602およびAFE612は、Rxモード(第1の動作モード)からTxモード(第2の動作モード)に切り替えられる。この動作モードの切り替えは、RFFEスイッチ(604と605との間)をTxに変更することによって(それによって、RFFE LNA604を無効にし、RFFE PA605を有効にすることによって)起こり得る。RFICは、ウェイクアップ信号または動作モード切り替え信号を送信し得る。ウェイクアップ信号または動作モード切り替え信号は、以下のステップをトリガすることができる任意の信号であり得る。本開示の一態様によれば、ウェイクアップ信号または動作モード切り替え信号は、キャリア信号であり得る。ウェイクアップ信号または動作モード切り替え信号は、RFFE602およびAFE612が第2の動作モードにあるはずの期間中に、常にまたはほぼ常に送信され得る。このウェイクアップ信号または動作モード切り替え信号は、AFE内のRF電力検出器614によって検出され得る。RF電力検出器614の出力は、比較器616によってモニタされ得、この比較器616は、RF電力が所定の電力範囲の外にあるとき、スイッチを切り替え、AFE LNA620を無効にし得る。RF電力検出器614の出力をAFE LNA620を無効にさせるために利用可能な種々の技術が存在し得ることが明示的に注目される。ここでは、比較器の使用が示されているが、これは当業者が使用し得る他の技術を除外することを意味するものではない。例えば、論理ゲートおよび/またはマイクロプロセッサを同じ効果のために利用することができる。
【0032】
RFFE602がPA605に切り替えられ、AFE612がLNA620を無効にすると、AFE612およびRFFE602の両方が完全に高電力Txの準備ができているが、RFFE602内またはRFFE602に接続されたベースバンド(BB)プロセッサ(図示せず)は、AFEが、準備ができているかどうかを知らない。したがって、AFE612が第2の動作モードの準備ができているかどうかを検出するためにRFFE602のための手順を有することが望まれる。このためには、AFEの電力消費が主にLNA電力消費からなることが特に重要である。従って、AFE LNA620の切断は、AFE612の電流引き込み(current draw)を大幅に減少させることが期待される。従って、AFEの状態(および、それが第2の動作モードのために首尾よく準備されたかどうか)は、RFFE602内のAFEの電流引き込みをモニタすることによって決定され得る。これは、AFE612からの電流を測定する電流センサ608によって達成され得る。当業者は、電流センサ608がAFEの電流要求を主に測定するように、電流センサ608が、AFE612のRF出力を主に遮断すると予想されるRFチョークを介してAFE612に接続され得ることを理解するであろう。再び、比較器610は、電流センサ608の出力を受信し、AFE612ステータスビットをBBプロセッサに切り替えさせ、従って、AFE612が第2の動作モードに入ったことおよび送信が可能であることをBBプロセッサに示し得る。比較器の以前の使用と同様に、1つ以上の論理ゲートおよび/または1つ以上のプロセッサを使用することによってなど、比較器610を補償または置き換えるために、種々の実装を使用することが明示的に考えられる。本明細書における比較器610への参照は、限定することを意図するものではない。
【0033】
送信が完了するときはいつでも、AFEは受信モードに切り替わることができ、LNAは単純にRF信号(ウェイクアップ信号または動作モード切り替え信号)を無効にすることによって有効にすることができる。そうすることで、上記の逆の手順が行われる。具体的には、電力検出器614は、ウェイクアップ信号/動作モード切り替え信号がオフになったことを検出し得、比較器616は、電力検出器614の出力を受信し得、スイッチ618aおよび618bを反転させることによってLNA620を有効にし得る。LNA620が有効にされると、AFE612は追加の電流を引き込み得、これは次いで電流センサ608によって検出され得、これは、比較器610をトリガして、LNAが有効にされるので電流引き込みが増加すること(すなわち、デバイスが受信の準備ができている)をBBプロセッサに知らせる。
【0034】
本開示の一態様によれば、RxからTxへの切り替え(すなわち、第1の動作モードから第2の動作モードへの切り替え、またはその逆)が迅速に生じることが望ましい場合がある。ある実装では、この切り替えは、16μs未満のように非常に速い速度で生じることが望ましい。
【0035】
迅速な切り替え時間が必要となる場合があるので、この提案された構成の潜在的な切り替え時間をテストすることが望まれた。この試験を行うために、LTSpiceを用いてSPICEシミュレーション回路を構築した。アクティブ回路は、アナログデバイス/LTCコンポーネントを用いてモデル化され、LNAは、電圧制御スイッチ(その電流消費をモデル化するために使用される)であった。図7は、この試験のシミュレートされた波形を示す。
【0036】
図7を参照すると、第1の動作モードから第2の動作モードへの移行は、(「1」)で始まり、1μsのRFFEスイッチング遅延を伴う。(「2」)において、RF電力検出器は、AFEの入力電力に対応する電圧を出力し始める。2μsのノッチ(notch)は、スイッチの状態が変化したときに生じる反射によるものである。(「3」)は、AFE比較器が、LNAを無効にし、第2の動作状態に切り替えるポイントを示す。(「4」)は、LNAが切断された結果として測定電流がRFFEにおいて減少し始めることを示す。(「5」)は、RFFEで測定されたAFE電流が、所定の範囲外になるように減少することを示し、したがって、比較器は、ベースバンドプロセッサに、第2の動作モードへの移行が完了したことを知らせるように切り換わる。
【0037】
最も長い遅延は電流測定によって引き起こされるかもしれないが、それにもかかわらず、システムは16μs未満で切り換わることができる。代替的には、このシステムは、選択されたケーブル長によって特徴付けられ、このフェーズ(phase)を省略して、移行時間を約3μsに短縮することができる。一般に、固定システムについては、RFFEにおける初期制御信号とAFEが準備できるようになる時間との間にどれくらいの時間がかかるかを測定することができる。AFEは、電流が減少し始めるときに準備ができているとみなすことができる。この場合、AFE準備ができるまでの時間は一定であることが予想されるため、この時間に対応するタイマが設定され得る。結局、BBプロセッサは高出力送信を可能にすることができた。タイマを利用することによって、RFFE内の電流センサを省略することが可能である。図7を参照すると、比較器の閾値は、例えば、0.5Vに設定され得るが、これは、定常状態の電流消費に近すぎる可能性がある。上述の固定タイマを使用すると、遅い電流測定フェーズは省略され得、Txは、電流が減少し始めるポイント(すなわち、AFEが送信する準備ができたとき)のより近くで有効化され得る。
【0038】
この場合、スイッチング時間は、主にRFスイッチの1μs切り替え時間によるものである。電力検出器および比較器は、数十ナノ秒の遅延で動作し、16μs量の遅延を最小限に抑える。このシミュレーションは完全にアナログであったが、代替的に、TxまたはRxモードで費やされた最短時間のような追加の機能がAFEで必要とされる場合、比較器は、内蔵比較器を備えた低電力マイクロコントローラであってもよい。
【0039】
さらに、RF性能への影響を分析した。RF最適化されたケースでは、図5に示すように、挿入損失を最小限にするために、TxおよびRx専用のケーブルが通常存在する。電気接続(例えば、4つのケーブル)を図6のものと比較すると、単一ケーブルシステムは、信号経路内の2つの追加のスイッチおよびカプラを使用して実装され得る。
【0040】
LNAは、図5および図6の両方に示される構成においてアンテナに非常に近接している可能性があるため、この構成は、雑音指数に最小の影響を及ぼし得る。単一ケーブルシステムは、2つの追加スイッチとカプラが補償されなければならない追加の挿入損失を引き起こす傾向があるので、PA要件により大きな影響を与えるようである。
【0041】
さらに、本開示の別の態様によれば、必要とされるカプラは、20dBまたは30dBのような低い結合を有し、したがって、非常に低い理論的挿入損失を有することが望ましい場合がある。これらのカップリング値のカプラは、ほとんどが実用化による損失を有し、0.5dB未満であると仮定することができる。複数ケーブルと比較した単一ケーブルソリューションによる追加の挿入損失は、主にスイッチの性能と動作周波数に依存して、最大6GHz以下で1.5dBである。無視することはできないが、PA出力を増加させることによって-特に、PAが現在、冷却を便利に配置できる場所に設置されていることを考慮すると、補償することができる。
【0042】
本開示の別の態様によれば、車両インストールに関して、RFFE、RFIC、およびベースバンドプロセッサをエンクロージャ、例えば、ヘッドライナ(headliner)、トランクまたはダッシュボード内に有することが望ましい場合がある。これは、複数のAFEへの必要な同軸ケーブルの長さおよび挿入損失を最小限にし得る。さらに、本明細書に記載される単一ケーブル接続を使用すると、アンテナ当たり1つのケーブルのみが必要とされ、これは、RFFEをAFEから分離するケーブル負荷を制限する。PAの温度調節の課題を考慮すると、ヘッドライナおよび/またはダッシュボード内に配置されたモジュールは、冷房のためのキャビン空調を利用することができる可能性があることに留意されたい。このアーキテクチャと単一ケーブルソリューションは、ケーブルの数を減らすこと、熱要件を緩和すること、材料コストを減らすことなどにより、システムの性能と効率の点で利点を提供する。この効果は、MIMO/ダイバーシチアンテナシステムにおいて拡大することができ、アンテナ当たり4つのケーブルから1つのケーブルへの低減が複数のアンテナ上で実現される。
【0043】
図8は、本開示の一態様による、複数のアンテナ800を有する単一ケーブルインストールを示す。この図では、4つのアンテナ(MIMOインストールにおけるなど)が車両のルーフトップ802内に設置されている。これらは、本明細書では、アンテナ804a~804dとして示され、これらは、AFE808a~808dにそれぞれ接続され、AFE808a~808dの各々は、RFFE806に接続される。RFFE806では、4つのPA810a~810dがあり、これらの各々がアンテナの1つに接続されている。単一のRFケーブルは、RFFE806をAFE808a~808dの各々に接続する。
【0044】
図9は、高周波フロントエンドからアンテナフロントエンドへ動作モード切り替え信号を送信するステップ902と;アンテナフロントエンドにおいて動作モード切り替え信号を検出するステップ904と;検出された動作モード切り替え信号に基づいて、アンテナフロントエンドのアンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続から低雑音増幅器を切り離すステップ906と;を含む、二重化の方法を示す。
【0045】
本明細書に記載されるように、RFFEおよびAFEの両方は、第1の動作モードまたは第2の動作モードのいずれかに従って動作するように構成され得る。第1の動作モードは、本明細書の目的のために、受信モードとして理解され、第2の動作モードは、送信モードとして理解され得る。RFFEおよびAFEは、第1の動作モードまたは第2の動作モードのいずれかをデフォルト設定するように構成され得る。本明細書に開示される例では、RFFEおよびAFEは、第1の動作モード(すなわち、受信モード)にデフォルト設定される。このデフォルトは、プルアップ回路またはプルダウン回路によって達成することができる。
【0046】
本明細書に開示された例は、第1の動作モードのデフォルトに特に関連するが、RFFEおよびAFEは、代替的に、第2の動作モードにデフォルト設定されるように構成され得る。すなわち、RFFEおよびAFEは、それらが送信モードでデフォルト設定されるように、プルアップまたはプルダウン回路を備えるように構成され得る。この構成によれば、RFFE内のプロセッサの動作切り替え信号は、AFEの電力検出器およびその接続された比較器をAFEのLNAと係合させる。LNAの係合によってトリガされる増加した電流引き込みは、RFFE内の電流感知回路によって検出され、この検出回路は、比較器に関連して、第1の動作モードに入れられたことをプロセッサに通知する。
【0047】
RFFEおよびAFEは、RFFEの動作モード切り替え信号が動作モードを第1の動作モードから第2の動作モードに変化させるように、およびさらに、RFFEの動作モード切り替え信号を一時停止させることが、RFFEおよびAFEに第2の動作モードから第1の動作モードに切り替えさせるように構成され得る。すなわち、動作モード切り替え信号を一時停止することは、RFFEおよびAFEにそれらのデフォルトの動作モード状態に戻させる。
【0048】
スイッチング回路のコンポーネントのいずれか(例えば、LNA、PA、電流感知回路、電力検出器、比較器、スイッチ等)に関して、本明細書において任意の特定のパラメータが参照されている限りにおいて、これらのコンポーネントの仕様は、特定のインストールに選択および/または適合され得ることが明示的に予想される。つまり、コンポーネントの多くは、他のコンポーネントおよびインストールの必要性を考慮して構成されなければならない。例えば、電流感知回路/電流センサは、AFEにおけるLNAの電流使用に対応するセンサ電流に対して選択されなければならない。同様に、AFEの電力検出器は、RFFEの動作モード切り替え信号に対応するように選択されなければならず、その逆もまた同様である。
【0049】
本明細書に開示される方法および手順では、AFEのLNAは、2つのスイッチ(図6に618aおよび618bとして示される)によって、システムに係合または係合解除され得る。このようなスイッチは、同じことを達成するための便利な手段であり得るが、アンテナとRFFEとの間の導電性経路内でLNAを電気的に導電性接続する他の方法が用いられ得ることが考えられる。当業者は、そのための種々の回路または実装技術を理解するであろうし、2つのスイッチの使用は、このことにおいて限定することを意図するものではない。
【0050】
本開示の一態様によれば、RFFEは、RFFE内のLNAまたはPAのいずれかをアンテナを伴う電気経路に選択的に接続するためのスイッチを含み得る。この場合、スイッチは受信のために選択的にLNAに接続し(第1の動作モード)、送信のために選択的にPAに接続する(第2の動作モード)ことが予想される。スイッチは、動作モード間の変化のためにスイッチを切り替えることができる任意の手段によって動作し得る。本開示の一態様によれば、RFFEの1つ以上のプロセッサを利用して、動作モード切り替え信号の発生に伴って動作モード間を切り替えるためのスイッチを動作させ得る。
【0051】
本明細書に記載される方法および原理は、RFFEとAFEとの間の単一の導電性接続(すなわち、単一の同軸ケーブル)で実装可能であるように設計される。単一の同軸ケーブルを使用することにより、実装の複雑さを低減し、重量を低減し、材料コストを低減することができる。
【0052】
RFFEおよびAFEは、一緒に、または別々に実装され得る。すなわち、RFFEおよびAFEの特定の態様は、互いに動作するように構成されなければならないが(例えば、AFE内のセンサは、RFFEの動作モード切り替え信号を認識するように構成されなければならない)、RFFEおよびAFEは、互いに独立して製造、販売、および/または配布され得る。従って、RFFEおよびAFEは、それぞれ独立したデバイスとみなされ得る。
【0053】
本開示の別の態様によれば、アンテナ二重化の方法は、第1の高周波デバイスから第2の高周波デバイスへ動作モード切り替え信号を送信するステップと;第1の高周波デバイスと第2の高周波デバイスのアンテナとの間の導電性接続から低雑音増幅器を切り離すステップと;低雑音増幅器を切り離すことの結果として、第2の高周波デバイスによって引き込まれる電流の変化を検出するステップと;検出された電流の変化に基づいて、第1の動作モードから第2の動作モードに変更するステップと;を含み得る。
【0054】
本明細書に記載された原理および方法は、実装されるとき、1つ以上のプロセッサに本明細書に開示された方法を実行させる、複数の命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体の一部として実行され得る。
【0055】
これは第2のIDFの始まりである。
【0056】
導波管が、分散された高周波コンポーネントを接続するために使用され得る。導波管は、現在、高周波コンポーネントとアンテナが物理的に互いに分離されている状況のような、様々な車両用途で使用されている。しかしながら、多くの実装は、カーブまたは屈曲を有する環境における導波管の配置を必要とし、従来の導波管は、これらの実装には望ましくない、または不適当であり得る。従来の導波管は、非常に剛性があり(rigid)、所与の実装のためにカーブまたは屈曲に適応することができないことがある。これは、自動車の場合には特に当てはまることがある。
【0057】
本明細書に開示されているのは、カーブまたは屈曲を必要とする環境に特に適した、フレキシブル(flexible)導波管構造である。フレキシブル導波管構造は、二重インターレース導電性リッジ状壁(double interlacing conducting ridged walls)または釘(nails)もしくはポスト(posts)の導電性ベッド(conducting bed)からなる人工導電体(artificial electric conductor)によって実現される側壁を含み得る。釘またはリッジ(畝(ridges))の間の間隔(interspacing)は、曲面に適合するための機械的な柔軟性を可能にし得る。また、この新しいタイプの導波管の実現は、また、釘、ポスト、およびリッジ壁内のスペースの欠如を作り出すことによって、DC信号、低速信号、またはRF信号およびマイクロ波信号を一緒に束ねることを可能にする。
【0058】
本明細書に記載される導波管構造は、現在の長方形導波管および正方形導波管と共に、低い挿入損失を提供する。これは、車両の空間的要求のような実装空間に適合するための機械的柔軟性を提供する。これは、外面で突出するリッジを使用する波形導波管と比較して、導波管の高さが概して増加しないことを意味する、低フットプリントを有する。これは、その側壁におけるギャップを提供することができるように、緩和されたアセンブリ許容度を有する。
【0059】
本明細書に開示されるフレキシブル導波管は、DC、低周波、および/またはRF/マイクロ波/ミリ波ケーブルを収容することができ、これらのケーブルは、インターレースされた(組み合わされた(interlaced))上部/下部接地釘間の開口レイアウトを通って、および/または導波管の上部および下部の側壁内に配置することができる。
【0060】
本開示の一態様によれば、フレキシブル導波管は、金属または金属化釘(metallized nails)、ポストまたはリッジ構造の二重ベッドからなる導電体から作られた側壁を含み得る。釘またはリッジの二重ベッドは、第1の側面の釘またはリッジのいくつかが第2の側面の釘またはリッジのいくつかと接触するが、第1の側面の釘またはリッジのいくつかが第2の側面の釘またはリッジのいずれとも接触しないように、近接して集まるように構成され得る。
【0061】
第1の側面の釘またはリッジのいくつかが第2の側面の釘またはリッジのいずれとも接触しないという事実は、導波管に柔軟性を生じさせ、これは、実装において屈曲またはカーブに適合するために利用され得る。すなわち、導波管壁の金属化釘、ポストまたはリッジの間で利用可能な小さな空間は、導波管が、その性能に影響を与えることなく、曲がることを可能にする。
【0062】
重なり合った釘またはリッジにより、提案した導波管は、上部と下部を一緒に押圧することによって組み立てられ得る。上述のように、第1の側面の釘またはリッジのいくつかは、第2の側面の釘またはリッジのいくつかと物理的に接触することが期待される。この物理的な接触は、2つのピースを互いに保持する摩擦を作り出す。適合後の釘とリッジのインターレース間の摩擦は安定した結合を提供するので、半田付けは必要とされず、場合によっては留め具(fasteners)も必要とされない。加えて、第1の側面の釘またはリッジのいくつかは、第2の側面の釘またはリッジのいずれとも接触しない。これは、容量性シールド効果を作り出すために有利に使用することができる。
【0063】
本開示の別の態様によれば、フレキシブル導波管は、DC/低速電気ワイヤ/ケーブルのためのシールドを提供し得る。DCまたは低速データ信号を伝えるワイヤ/ケーブルを、電磁干渉に対する回復力を改善し、望ましくない放射を低減するために、本明細書に開示されている導波管の人工電気導体内に配線することができる。
【0064】
本開示の別の態様によれば、フレキシブル導波管は、RF/マイクロ波/ミリ波導波管および/またはDC/低速伝送線を収容する/組み合わせることができる電気ワイヤハーネスを提供し得る。このフレキシブル導波管は、マイクロ波導波管およびDC/低速信号を運ぶことができる電気ワイヤハーネスへのDC/低速線路シールドおよび可撓性/曲げ可能な導波管の利点を提供し得る。さらに、組み立ての方法は、種々の従来の導波管と比較して単純化され得る。
【0065】
本開示の別の態様によれば、フレキシブル導波管は、釘またはリッジの二重ベッドで構成された側壁またはリッジした側壁を有するホーン型アンテナに構成され得る。
【0066】
本開示の一態様によれば、フレキシブル導波管は、人工導電体を形成するために他のものとインターレースする釘またはリッジ構造の二重ベッドによって特徴付けられ得る。このような導体は、導波管または導波管ベースのアンテナの壁を置き換え、DC線をシールドするために使用される。
【0067】
図10は、本開示の一態様による、フレキシブル導波管1000を示す。フレキシブル導波管は、第1の導波管ユニット1002および第2の導波管ユニット1004を含み得る。第1の導波管ユニットは、第1の基板を含み得る。第1の基板は、概して平坦であり得、第1の側面と、第1の側面の反対側の第2の側面によって主に特徴付けられる。第1の基板は、第1の側面および/または第2の側面から延びる複数の突起を有し得る。複数の突起は、釘形、指形、リッジ形、それらの任意の組合せ、またはその他を含むが、これらに限定されない、種々の形状のいずれであり得る。突起は、基板からある角度で延びる長さによって特徴付けられ得る。本開示の一態様によれば、突起は、基板からほぼ垂直に延び得る。第1の基板および第2の基板からの突起は、それらが互いに嵌合することができるように、サイズ決定および/または配置され得る。すなわち、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットは、第1の導波管ユニットからの突起と第2の導波管ユニットからの突起とを一緒に押圧し、次いで、ユニットからの突起が互いをインターリーブ配置する(とじ込む(interleave))ようにさらに押圧することによって組み立てら得る。本開示の一態様によれば、導波管ユニットが組み立てられる(すなわち、突起を相互に押し合わせる)ときに、第1の導波管ユニットからのいくつかの突起が、第2の導波管ユニットからの1つ以上の突起と物理的に接触するように、突起は構成され得る。この物理的接触は、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットを、追加のファスナを必要とせずに、または1つ以上のファスナに対する補足として、一緒に保持し得る摩擦をもたらす。摩擦は、突起のサイズ、突起の量、他の突起と接触する突起の数、突起間の嵌合のきつさ(すなわち、どれくらいの力をそれらが互いに加えているか)、突起の材料、突起の材料の摩擦係数、またはそれらの組み合わせのいずれかの結果であり得る。
【0068】
図11は、組み立てられていない状態の第1の導波管ユニット1102および第2の導波管ユニット1104を示す。この図から、導波管ユニットの各々の各突起は、容易に見える。この図では、導波管ユニットは、釘状突起または指状突起1106を有するように示されている。
【0069】
図12Aは、導波管の側面図を示す。この図では、第1の導波管ユニットの突起および第2の導波管ユニットの突起はすぐにわかる。突起は、互いの中にとじ込まれる(インターリーブ配置される)ように描かれている。この図では、突起は、組み立てられた状態で互いに交互になるように示されている。
【0070】
本開示の一態様によれば、第1の導波管ユニットの突起および第2の導波管ユニットの突起は、それらの相対的な基板上で同様に離間され得る。この方法では、各基板の突起は、互いからのほぼ均一な距離を有し得、前記距離は、反対側の基板上の突起の幅にほぼ等しい。この方法では、2つの導波管ユニットは、突起がインターリーブ配置するように、また、いくつかの突起が互いに物理的に接触するように、また、他の突起が他のいずれの突起とも物理的に接触しないように、一緒に組み立てられ得る。
【0071】
図12Bは、導波管の正面図を示し、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットの内側領域を示し、内側領域は突起を有しない。各導波管ユニットは、突起がそこから延びる表面に沿った3つのセクション:2つの外側領域1202および1204と、2つの外側領域1202および1204の間の内側領域1206と、を含み得る。外側領域1202および1204は、全体を通して説明されるような突起を含み得る。内側領域1206は、突起を含まないまたは外側領域の突起より短い突起を含んでもよい。第1の基板の内側領域および第2の基板の内側領域は、導波管が組み立てられるとき、図12Bに示されるように、第1の基板の内側領域と第2の基板の内側領域が開口を形成するように、概して互いに対応し得る。この開口は、波が通過するチャネルを形成する。
【0072】
図12Cは、内側(すなわち、突起を含む側)から見た第1の導波管ユニットまたは第2の導波管ユニットのいずれかを示す。この図では、外側領域1202および1204は、外側領域1202および1204の間の内側領域1206と同様に存在する。
【0073】
図13は、本開示の別の態様による導波管を示す。この図では、導波管は、前の例の釘状突起とは対照的に、複数のリッジ形状の突起1302を含む。リッジ形状の突起は、長さ方向、幅方向、斜め方向、その他にかかわらず、任意の方向にあり得る。この例では、リッジは、導波管ユニットの外側側部から内側領域まで延びる。突起は、リッジ突起の後に空間(すなわち、実質的に突起のレリーフ(relief))が続き、その後に突起などが続くように、層状に形成され得る。一方の波形ユニットの突起は、他方の波形ユニットのレリーフ内に適合するように構成され得、その逆も可能である。突起およびレリーフは、第1の波形ユニットおよび第2の波形ユニットが組み立てられたとき、第1の波形ユニットの突起のいくつかが第2の波形ユニットの突起のいくつかと物理的に接触し、第1の波形ユニットの突起のいくつかが第2の波形ユニットのいずれの突起とも物理的に接触しないように構成され得る。
【0074】
図14は、互いに分離された図13の導波管ユニットを示す。この図では、リッジ形の突起は見やすい。突起が存在しない(または少なくとも任意の突起が外部領域内の突起より短い)第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットの内部領域が、可視である。
【0075】
図15Aは、図14の組み立てられた導波管の側面図を示す。図15Bは、図14の組み立てられた導波管の正面図を示す。この図では、(釘ではなく)リッジの存在は、導波管ユニットの外縁から導波管ユニットの内側領域まで切断されずに延びる中実の(solid)リッジ突起によって示されている。図15Cは、図14に示された導波管ユニットの上面図を示す。リッジ形状の突起は、導波管ユニットの外縁から内側領域へと切断されないように再び示されている。
【0076】
本明細書では、釘突起とリッジ突起の2つのタイプの突起を示す。リッジ突起は、導波管ユニットの外縁から内側領域まで破断されないように図示されているが、これは必要ではない。用語「リッジ」は、突起が釘突起と比較して増加した幅を有することを示すために使用される。導波管ユニットは、図15Cに示されるリッジの各行に対して2つ以上のリッジを備えて構成できることが考えられる。導波管突起(釘、指、隆起、またはその他)は、矩形、円筒、球、アーチ、多角形、またはその他の形状を含むが、これらに限定されない、任意の形状であり得る。
【0077】
図16Aは、本開示の別の態様による、DC電力線を収容するようにさらに構成された導波管を示す。特に、この図は、第1の外側領域1602、第2の外側領域1604、および内側領域1606を含む導波管を示す。第1の外側領域1602および第2の外側領域1604は、ワイヤハーネス溝1608および1610を含み、この中に突起が存在しない又はこの中で突起は、第1の外側領域および第2の外側領域における隣接する突起よりも突起が短い。この突起サイズの違い(または突起の欠如)は、DCワイヤを収容することができる溝を作り出す。これは、導波管を使用するDCワイヤの単純な構成を可能にし、従って、追加のワイヤハーネスの必要性を排除または低減する。いくつかのアプリケーションは、DC線(例えば、低速線)とマイクロ波の両方の併行したまたは同時の使用を必要とする。DC線は、一般にシールドを必要とし、このシールドは、従来の方法で、DC線のツイストペアの周りのシールドによって提供される。従来のインストールでは、シールドされたワイヤは、導波管とは別に配置され、それによって、ワイヤを整理または配置するために別のワイヤハーネスまたは他のデバイスを必要とする。本開示の一態様によれば、本明細書に開示された導波管は、DCワイヤを収容またはしまうように構成されることができ、それによって、別個のワイヤハーネスの必要性を低減または排除する。ハーネスまたはワイヤのための組織構造を提供することに加えて、デバイスの分布容量効果は、ワイヤハウジング1602および1604内に配置されたワイヤをシールドする人工導電体を効果的に実現する。この例では、2つのワイヤハウジングが示されているが、導波管内のワイヤハウジングの数は、所望により、より多くても少なくてもよい。
【0078】
図16Bは、追加のワイヤハーネス溝1608および1610を備える、組み立てられた導波管を示す。図16Cは、1612に示されるように、ワイヤが横方向に導波管を通っり、ワイヤが導波管1614を通って前方から後方に延びる導波管の側面図を示す。
【0079】
図17は、ホーンアンテナ構造1700として構成された、本明細書に開示される導波管を示す。本明細書に開示される導波管は、例えば、限定されるわけではないが、オープンエンド導波管アンテナ、ホーンアンテナ、および導波管スロットアンテナなどの、多くの古典的導波管アンテナを達成するように修正することができる。図17に示されるようなホーンアンテナ構成は、第1の導波管ユニット1702および第2の導波管ユニット1704を含み、これらは、導波管ユニットの高さが一端から次端に増加するように、概してくさび形である。さもなければ、導波管ユニットは、第1の端部および第1の端部の反対側の第2の端部によって特徴付けられてもよく、導波管ユニットの高さは、第1の端部から第2の端部に増加する。本開示の別の態様によれば、導波管ユニットは、導波管の幅もまた第1の端部から第2の端部に増加するように形成されてもよい。これらの導波管ユニットは、本明細書に別途記載されるように、突起を含み得る。代替的または追加的に、導波管ユニットは、第1の端部から第2の端部に側面に沿ったほぼ垂直な突起を含み得、それにより、中央に中空空間を残し、前記中空空間は、第1の端部と第2の端部との間で横方向および高さの両方に広がる(expanding)。2つのこのような導波管ユニットが組み立てられると、それらは、本明細書に示されるように、ホーン形状を形成し得る。
【0080】
図18は、本明細書に開示されている導波管のシミュレートされた性能を、36~48GHzの典型的な矩形導波管および同軸線の性能と比較する。シミュレーションは、リターンロス(return loss)およびS11(dB)はともに許容可能なレベル(図示の帯域では35dB未満)である。挿入損失は従来の金属導波管に近く、同軸ケーブルに比べて大幅に改善された。結果は、従来の矩形導波管1802、本明細書に開示されるような釘を備えた導波管1804、本明細書に開示されるようなリッジを備えた導波管1806、空気充填された同軸ケーブル1808、およびRT5870誘電体を備えた同軸ケーブル1810に関して示される。挿入損失図1812に関して、従来の矩形導波管1802、本明細書に開示されるような釘を備えた導波管1804、および本明細書に開示されるようなリッジを備えた導波管1806の結果は、図の複製時に実質的に区別できないように非常に類似しており、したがって、一緒にグループ化される。空気充填同軸1808およびRT5870誘電体を備える同軸1810の挿入損失が、さらに図示される。
【0081】
さらに、図18では、S11dB図1814が、従来の矩形導波管1802、釘を備えた導波管1804、リッジを備えた導波管1806、空気充填同軸1808、およびRT5870誘電体を備えた同軸1810の結果を示す。
【0082】
図19は、本明細書に開示されるような導波管の屈曲、ならびに屈曲下の導波管性能の比較を示す。この図では、長さ20cm、厚さ2.2mmの従来の中実の(solid)導波管の性能が1902として示される。本開示による、長さ20cm、厚さ2.2mmのフレキシブル導波管の性能は、1904として示される。分かるように、フレキシブル導波管は、性能に著しい変化なしに曲げることができ、一方、従来の導波管を曲げることは、性能損失をもたらす。さらに、この図から分かるように、導波管の柔軟性は、突起間の距離および/または基板の全体的な柔軟性から生じる。従来の導波管は、一般に、硬質であり、したがって、本質的に屈曲できないように構成されているが、この導波管は、所与の設置において、カーブまたは屈曲に適合するように曲げられることができる。図19の試験結果は、本明細書に開示されているように、フレキシブル導波管として構成された20cmの導波管が、5mmの曲げられることができたことを示す。
【0083】
図20は、開示2002によるホーンアンテナと比較した従来のホーン型アンテナ2000の性能の比較を示す。図2004に見られるように、従来のホーン型アンテナ2000および開示によるホーンアンテナ2002は、水平面において同様のゲインおよびパターンを有する。より高い角度範囲(右の曲線で示される)では、従来のホーン型アンテナ2000および開示によるホーンアンテナ2002の結果は、グラフ上で区別できないほど類似していた。図2006に示されるように、従来のホーン型アンテナ2000および開示によるホーンアンテナ2002は、同様のピークゲインを有し、開示によるホーンアンテナ2002は、迎角(elevation)においてより広いビームパターンを有した。図2008に示すように、従来のホーン型アンテナ2000および開示によるホーンアンテナ2002は、同様の帯域幅を有していた。
【0084】
本明細書に記載されているように、導波管ユニットは、導波管が組み立てられたとき、突起間の空間が、導波管が曲面に適合することができるように、ある程度の柔軟性を可能にするように構成され得る。それにもかかわらず、第1の導波管ユニットの突起と第2の導波管ユニットの突起との間の摩擦は、本質的に新しいタイプの「スナップ組み立て(snap assembly)」を可能にする導波管全体に機械的安定性を提供する。
【0085】
導波管は、その「分布容量効果(distributed capacitive effect)」に基づいて理解され得る。このようにして、インターレースする上部突起と下部突起との間の小さい間隔は、本質的に、特定の周波数で導電壁を形成し、上部および下部プレートを短絡させる分布容量効果を与える。これは、中実壁(solid walls)を備える古典的導波管の動作原理から劇的に離れる。この導波管はまた、「ギャップ導波管」が、本質的に、適合性および「スナップ組み立て」のような本明細書に開示された導波管の特徴なしに、釘のベッドへの伝搬を阻止するための磁気導電性インタフェース(magnetic conducting interface)を生成するので、釘の単一のベッドおよびギャップによって分離された中実上面を利用する「ギャップ導波管」とは基本的に異なる。
【0086】
本明細書に開示される導波管は、低損失で適合可能な導波管を形成するために、チャネル(内側セクション)を備えるインターレースする導電性の突起のベッドを含み得る。インターレースされる場合、突起は、ある程度の剛性(a measure of rigidity)を提供することによって、および第1の導波管ユニットと第2の導波管ユニットとを接続するために摩擦(互いに物理的に接触する第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットの突起から生じる摩擦)を作り出すことによって、安定性を提供する。突起間の小さい間隔は、所与の周波数帯域において導電壁をエミュレートし(emulates)、構造が、湾曲プロフィールに適合するよう曲がることを可能にする。
【0087】
いくつかの用途では、DCまたは低速線およびマイクロ波の同時使用が必要である。例えば、車両の周囲に再構成可能または切り替え可能なアンテナを分散させ、それらを集中無線回路に接続することが必要とされる設置においては、電力および制御信号を供給するためのDCまたは低速線と共に低損失マイクロ波相互接続を実行することが必要とされる。従来、これらのシナリオでは、別個の導波管およびシールド線が使用される。このようなシールド線は、典型的には、シールドされたツイストペアを含む。対照的に、本明細書に開示された導波管は、低損失マイクロ波導波管と共にDCまたは低速線を束ねて単一の構造または「ハーネス」にする新しい種類の「ワイヤハーネス」を可能にする。さもなければ、本明細書に開示された導波管は、DC線(または低速ツイストペアデータ線)を「シールド」し、それらを低損失マイクロ波導波管と束ねて、新しい種類のワイヤハーネス相互接続を可能にするために使用することができる。DC線のための収容(housing)線(レセプタクル領域)は、本明細書では、直線であるとして示されているが、前記収容線は、代替的にまたは追加的に、必要に応じて非直線路(例えば、傾斜、斜め、湾曲等)で設計され得る。
【0088】
本明細書に記載された方法および原理を使用して、多くの古典的導波管アンテナのための新しい構築方法が可能である。例は、オープンエンド導波管アンテナ、ホーンアンテナ、および導波管スロットアンテナを含む。これは、本明細書に記載されるホーンアンテナに関してより詳細に見ることができる。すなわち、突起のベッドを垂直方向および水平方向にテーパを付けることによって、ホーンアンテナ構造が生じる。このアンテナは、湾曲プロファイルに適合する柔軟性を保持しながら、上部構造と下部構造の両方を手動で接合するだけで組み立てることができる(「スナップ組み立て」)。
【0089】
製造の問題に関し、本明細書に開示された導波管は、開示の一態様に従って、市販の自動車グレードの超低コストプラスチック材料および大量製造(HVM)プロセスを使用して製造され得る。導波管/突起がプラスチックを用いて製造される限りにおいて、
導波管/突起は、所望の分布容量効果を達成するために金属化され(metalized)得ることが予想される。
【0090】
突起は、制限なく、任意のサイズであり得るが、特定のサイズが、特定の製造プロセスにより適している。本開示の一態様によれば、突起の幅は、いくつかのミリ波用途では0.25mmまで低くすることができ、上記のように製造する能力を維持することができる。その結果として生じる突起の可撓性(flexibility)、ひいては導波管の可撓性は、例えば自動車プラットフォームのような湾曲したプロフィールに適合するために特に有用であり得る。さらに、低コストのプラスチックを用いた製造は、大量の製造プロセスで商業的に実現できる低コストの導波管をもたらす。
【0091】
追加的または代替的に、金属化シリコーンゴムプロセスは、市販されており、本明細書に記載される導波管の要件(低コスト、低重量、商業的に実行可能な再生など)の全てを満たすことができる。金属化シリコーンゴムは、予想される最小0.25mm内の寸法にすることができ、自動車用途に適した軟質から中程度の軟質構造の大量生産に対応することができる。突起が射出成形された後、得られた構造を既知の手順で金属化することができる。
【0092】
導波管は、第1の基板と、第1の基板の表面から延びる複数の突起とを含む第1の導波管ユニットと;第2の基板と、第2の基板の表面から延びる複数の突起とを含む第2の導波管ユニットと;を含み、第1の導波管ユニットは、第1の基板の表面から延びる複数の突起のうちの少なくとも1つのサブセットが、第2の基板の表面から延びる複数の突起の間に且つそれらに実質的に平行に配置されるように、第2の導波管ユニットと共に組み立てられるように構成される。
【0093】
本明細書に記載される突起は、導波管ユニットの基板から離れて、基板にほぼ垂直に延びる導波管の一部として特徴付けられ得る。これらは、釘状突起、指状突起、リッジ、線、または他の形状を含むが、これらに限定されない、任意の形態であり得る。第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットの突起は、組み立てられたときに互いにインターリーブ配置するように構成され得る。このようなインターリーブ配置は、限定されるものではないが、組み立てられた導波管ユニット内で交互に配置される第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットの突起を含み得、第1の導波管ユニットのいくつかの突起は、第2の導波管ユニットの少なくとも1つの突起と物理的に接触し、第1の導波管ユニットのいくつかの突起は、第2の導波管ユニットのいずれの突起とも物理的に接触しない。
【0094】
導波管ユニットの基板にほぼ垂直に配置された突起の説明は、基板への突起の配置の一般的な説明を提供するために本明細書で使用されるが、「垂直」という用語の使用は、基板と突起との間の90°より大きいまたはそれより小さい関係の種々の他の角度を含むように広く理解されるべきである。例えば、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットの突起は、上部導波管ユニットと下部導波管ユニットとを一緒に押圧することによってではなく、一緒に角度を付けてスライドすることによって、導波管ユニットが組み立てられるように、約45°(または任意の他の角度)で相補的に構成され得る。
【0095】
第2の導波管ユニットのいかなる突起とも接触しない第1の導波管ユニットの突起については、物理的に接続されていない隣接する突起の間に静電容量が生成されることが予想される。すなわち、電圧が第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットに印加され、前記電圧が隣接する非接続突起間のキャパシタンスをもたらすことが予想される。導波管に印加される電圧が安定または不変であると仮定すると、隣接する非接触突起間のキャパシタンスの結果として、電流はほとんどまたは全く流れないと予想される。電圧は、限定されるものではないが、任意の既知の電気的接続技術を用いて導波管を横切って(across the waveguide)印加され得る。
【0096】
第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットは、金属を含み得る。本開示の一態様によれば、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットは、金属で作製され得る。本開示の別の態様によれば、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットは、非金属材料で作製され、金属でコーティングされ得る。本開示の別の態様によれば、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットは、金属化ゴムまたはプラスチックを含み得る。第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットが金属化されている場合、金属は、制限なしに、任意の既知の方法を使用して、下にある1つまたは複数の材料に塗布され得る。
【0097】
本開示の別の態様によれば、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットは、
突起の存在、および突起の欠如、または隣接領域における長さとは異なる長さの突起の長さによって特徴付けられる、いくつかの領域に分割され得る。例えば、導波管ユニットは、3つの領域:突起の存在によって特徴付けられる2つの外側領域と、2つの外側領域の間の、突起の欠如または2つの外側領域の長さより短い突起の長さによって特徴付けられる内側領域と、を含み得る。各々が2つの外側領域および1つの内側領域を有する第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットが互いに嵌合するとき、得られた導波管は、導波管ユニットの長さに沿って延びる中空空間を含み得る。導波管によって誘導されることになる波は、この中空空間を通って進み得る。領域の構成は、2つの外側領域および内側領域に限定されないが、所与の実装のために所望されるように、波の伝送もしくは誘導またはケーブル遮蔽のための任意の数の中空空間を含むように構成され得る。
【0098】
上述のように、第1の導波管ユニットのいくつかの突起は、第2の導波管ユニットの少なくとも1つの突起と物理的に接触することが予想される。対向する導波管ユニットの突起間の物理的接続は、摩擦を生じ得、これは、導波管ユニットを組み立てられた状態に保持するのを助け得る。本開示の一態様によれば、対向する導波管ユニットからの突起を接触させることによって生成される摩擦は、導波管ユニットを一緒に保持するための追加のクリップまたは留め具の必要性を排除し得る。本開示の別の態様によれば、前記摩擦は、クリップまたは留め具を補い、第1の導波管ユニットと第2の導波管ユニットとの間の接続を維持し得る。
【0099】
本開示の別の態様によれば、1つ以上の導波管ユニットの基板および/または突起は、柔軟(可撓性(flexible))および/または弾性であり得る。本明細書に開示される導波管に使用される材料の性質および特性は、導波管を少なくとも幾分柔軟および/または弾性にし得る。この方法では、導波管は、湾曲した空間またはその他の非直線の空間に適合するように、屈曲され得るまたは曲げられ得る。
【0100】
導波管の屈曲は、第2の導波管ユニットの少なくとも1つの突起と物理的に接触する第1の導波管ユニットの突起の数と、第2の導波管ユニットのいずれの突起とも物理的に接触しない第1の導波管ユニットの突起の数を決定し得る。すなわち、導波管ユニットの基板が屈曲するとき、非屈曲状態で互いに平行であったかもしれない突起は、互いに対するそれらの角度を変化させ、互いに対する平行配置をもはや維持しない可能性がある。従って、第1の導波管ユニット上の任意の突起は、屈曲の程度に基づいて、第2の導波管ユニット内のより少ないまたはより多くの突起と物理的に接触し得る。
【0101】
導波管は、概して、一緒に組み立てることができる2つの別々の導波管ユニットを含むものとして本明細書で説明されるが、導波管ユニットは、代わりに、組み立てを提供する方法で取り付けられ得る。例えば、突起の長さおよび/または構成に応じて、2つの導波管は、それらが互いに折り畳まれ得るように(例えば、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットの側面に沿って可撓性コネクタを有する)、互いに接続され得る。
【0102】
ある程度の屈曲(屈曲なしから完全屈曲までの範囲)の下では、第1の導波管ユニットの突起は、第2の導波管ユニットのいずれの突起とも物理的に接触しなくてもよい。反対に、ある程度の屈曲の下では、第1の導波管ユニットの各突起は、第2の導波管ユニットの少なくとも1つの突起と物理的に接触してもよい。
【0103】
以下の例は、さらなる実施形態に関する。
【0104】
例1では、アンテナフロントエンドの低雑音増幅器がアクティブであるか否かを示す電気信号を検出するように構成されたセンサと;アンテナフロントエンドの低雑音増幅器をアクティブ化または非アクティブ化するようアンテナフロントエンドを制御するように動作モード切り替え信号を送信し;検出された電気信号の指示に応じて、データを受信または送信するようアンテナフロントエンドを制御するように構成された1つ以上のプロセッサと;を含む回路が開示される。
【0105】
例2では、動作モード切り替え信号の送信は、アンテナフロントエンドの低雑音増幅器を非アクティブ化するようにアンテナフロントエンドを制御する、例1の回路が開示される。
【0106】
例3では、センサは、電気信号を介して、低雑音増幅器の非アクティブ化を検出するように構成され、1つ以上のプロセッサは、低雑音増幅器の検出された非アクティブ化に基づいてデータを送信するようアンテナフロントエンドを制御するようにさらに構成される、例2の回路が開示される。
【0107】
例4では、1つ以上のプロセッサは、動作モード切り替え信号の送信を一時停止することによって、アンテナフロントエンドの低雑音増幅器をアクティブ化するようアンテナフロントエンドを制御するようにさらに構成される、例1の回路が開示される。
【0108】
例5では、センサは、電気を介して低雑音増幅器のアクティブ化を検出するように構成され、1つ以上のプロセッサは、検出された低雑音増幅器のアクティブ化に基づいてデータを受信するようアンテナフロントエンドを制御するようにさらに構成される、例4の回路が開示される。
【0109】
例6では、高周波フロントエンドの低雑音増幅器または高周波フロントエンドの電力増幅器のいずれかをアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続するように構成された1つ以上の第2のスイッチをさらに含む、例1~5のいずれか1つの回路が開示される。
【0110】
例7では、1つ以上のプロセッサは、データを受信するようにアンテナフロントエンドを制御するとき、アンテナフロントエンドに低雑音増幅器を選択的に電気的に接続するよう、1つ以上の第2のスイッチを制御するようにさらに構成される、例6の回路が開示される。
【0111】
例8では、1つ以上の複数のプロセッサは、データを送信するようにアンテナフロントエンドを制御するとき、電力増幅器をアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続するよう、1つ以上の第2のスイッチを制御するようにさらに構成される、例6または7の回路が開示される。
【0112】
例9では、1つ以上の第2のスイッチは、アンテナフロントエンドがデータを受信するように制御されるデフォルト動作モードにプルアップまたはプルダウンされる、例6~8のいずれか1つの回路が開示される。
【0113】
例10では、1つ以上の第2のスイッチは、アンテナフロントエンドがデータを送信するように制御されるデフォルト動作モードにプルアップまたはプルダウンされる、例6~8のいずれか1つの回路が開示される。
【0114】
例11では、回路は、単一のケーブルを介してアンテナフロントエンドに接続される、例1~10のいずれか1つの回路が開示される。
【0115】
例12では、単一のケーブルは同軸ケーブルである、例11の回路が開示される。
【0116】
例13では、送信モードと受信モードとの間の高周波フロントエンドの移行を示す電気信号を検出するように構成されたセンサと;送信モードと受信モードとの間の移行の指示に応じて、アンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続において低雑音増幅器を選択的に接続または切り離すように構成された1つ以上のスイッチと;を含む回路が開示される。
【0117】
例14では、1つ以上のスイッチは、電気信号が検出されたとき、アンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続から低雑音増幅器を切り離すように構成される、例13の回路が開示される。
【0118】
例15では、1つ以上のスイッチは、電気信号が検出されないとき、アンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続に低雑音増幅器を接続するように構成される、例13または14の回路が開示される。
【0119】
例16では、回路は、単一のケーブルを介して高周波フロントエンドに導電接続される、例13~15のいずれか1つの回路が開示される。
【0120】
例17では、単一のケーブルは同軸ケーブルである、例16の回路が開示される。
【0121】
例18では、アンテナフロントエンドの低雑音増幅器がアクティブであるか否かを示す電気信号を検出するステップと;アンテナフロントエンドの低雑音増幅器をアクティブ化または非アクティブ化するようアンテナフロントエンドを制御するために動作モード切り替え信号を送信するステップと;検出された電気信号の指示に応じて、データを受信または送信するようにアンテナフロントエンドを制御するステップと;を含む、二重化の方法が開示される。
【0122】
例19では、動作モード切り替え信号の送信は、アンテナフロントエンドの低雑音増幅器を非アクティブ化するようにアンテナフロントエンドを制御する、例18の二重化の方法が開示される。
【0123】
例20では、検出された電気信号を介して低雑音増幅器の非アクティブ化を決定するステップと;検出された低雑音増幅器の非アクティブ化に基づいてデータを送信するようにアンテナフロントエンドを制御するステップと;をさらに含む、例18または19の二重化の方法が開示される。
【0124】
例21では、動作モード切り替え信号の送信を一時停止することが、アンテナフロントエンドの低雑音増幅器をアクティブ化するようにアンテナフロントエンドを制御する、例18~20のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0125】
例22では、電気信号を介して低雑音増幅器のアクティブ化を検出するステップと、検出された低雑音増幅器のアクティブ化に基づいてデータを受信するようにアンテナフロントエンドを制御するステップと、をさらに含む、例21の二重化の方法が開示される。
【0126】
例23では、高周波フロントエンドの低雑音増幅器または高周波フロントエンドの電力増幅器のいずれかをアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続するステップをさらに含む、例18~22のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0127】
例24では、データを受信するようにアンテナフロントエンドを制御するとき、低雑音増幅器をアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続するステップをさらに含む、例23の二重化の方法が開示される。
【0128】
例25では、データを送信するようにアンテナフロントエンドを制御するとき、電力増幅器をアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続するステップをさらに含む、例23または24の二重化の方法が開示される。
【0129】
例26では、回路は、単一のケーブルを介してアンテナフロントエンドに接続される、例1~25のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0130】
例27では、単一のケーブルは同軸ケーブルである、例26の二重化の方法が開示される。
【0131】
例28では、送信モードと受信モードの間の高周波フロントエンドの移行を示す電気信号を検出するステップと;送信モードと受信モードの間の移行の指示に応じて、アンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続において低雑音増幅器を選択的に接続または切り離すステップと;を含む、二重化の方法が開示される。
【0132】
例29では、電気信号が検出されたときに、アンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続から低雑音増幅器を切り離すステップをさらに含む、例28の二重化の方法が開示される。
【0133】
例30では、電気信号が検出されないとき、アンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続に低雑音増幅器を接続するステップをさらに含む、例28または29の二重化の方法が開示される。
【0134】
例31では、回路は、単一のケーブルを介して高周波フロントエンドに電気的に接続される、例28~30のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0135】
例32では、単一のケーブルは同軸ケーブルである、例31の二重化の方法が開示される。
【0136】
例33では、動作モード切り替え信号を送信するように構成された1つ以上のプロセッサと;高周波フロントエンドに電気的に接続されたアンテナフロントエンドであって:動作モード切り替え信号を検出し、動作モード切り替え信号の検出を表す第2のセンサ出力を出力するように構成された第2のセンサ;および、第2のセンサ出力に基づいて、アンテナフロントエンドのアンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続において、低雑音増幅器を選択的に接続または切断するように構成された1つ以上のスイッチ;を含む、アンテナフロントエンドと;を含む、二重化システムが開示される。
【0137】
例34では、高周波フロントエンドは、第1のセンサをさらに含み、第1のセンサは、低雑音増幅器が選択的に切断されていることに起因するアンテナフロントエンドによって引き込まれる電流の変化を検出し、検出された電流の変化を表す第1のセンサ出力を出力するように構成される、例33の二重化システムが開示される。
【0138】
例35では、1つ以上のプロセッサは、第1のセンサ出力に基づいて、第1の動作モードから第2の動作モードに変更するようにさらに構成される、例34の二重化システムが開示される。
【0139】
例36では、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドは、第1の動作モードまたは第2の動作モードのいずれかに従って動作するように構成される、例33~35のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0140】
例37では、第1の動作モードは受信モードであり、第2の動作モードは送信モードである、例36の二重化システムが開示される。
【0141】
例38では、1つ以上のプロセッサによる動作モード切り替え信号の送信は、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドを第1の動作モードから第2の動作モードに切り替える、例33~37のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0142】
例39では、動作モード切り替え信号の送信を一時停止することは、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドを第2の動作モードから第1の動作モードに切り替える、例33~38のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0143】
例40では、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドは、第1の動作モードから第2の動作モードへ:1つ以上のプロセッサからアンテナフロントエンドへ電気接続を介して動作モード切り替え信号を送信すること;アンテナフロントエンドの電力検出器によって動作モード切り替え信号を検出すること;1つ以上の第2のスイッチによってアンテナフロントエンドのアンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続から第2の低雑音増幅器を選択的に切り離すこと;第2の低雑音増幅器の切り離しに基づいてアンテナフロントエンドによって引き込まれる電流の変化を電流感知ユニットによって検出すること;および電流感知回路の出力を表す信号を1つ以上のプロセッサによって受信すること;によって切り替える、例33~39のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0144】
例41では、高周波フロントエンドは、高周波フロントエンドの低雑音増幅器または高周波フロントエンドの電力増幅器のいずれかをアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続するように構成された1つ以上の第2のスイッチをさらに含む、例33~40のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0145】
例42では、1つ以上のプロセッサは、低雑音増幅器をアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続して第1の動作モードに入るように、1つ以上の第2のスイッチを制御する、例41の二重化システムが開示される。
【0146】
例43では、1つ以上のプロセッサは、電力増幅器をアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続して第2の動作モードに入るように、1つ以上の第2スイッチを制御する、例41または42の二重化システムが開示される。
【0147】
例44では、1つ以上の第2のスイッチは、第1の動作モードにデフォルト設定するように、プルアップまたはプルダウンされる、例41~43のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0148】
例45では、1つ以上の第2のスイッチは、第2の動作モードにデフォルト設定するように、プルアップまたはプルダウンされる、例41~43のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0149】
例46では、1つ以上のプロセッサは、動作モード切り替え信号の送信を一時停止することによって、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドを第2の動作モードから第1の動作モードに切り替えるように構成される、例33~44のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0150】
例47では、高周波フロントエンドとアンテナフロントエンドとの間の導電性接続は、単一のケーブルである、例33~45のいずれか1つの二重化システムが開示される。
【0151】
例48では、単一ケーブルは同軸ケーブルである、例46の二重化システムが開示される。
【0152】
例49では、動作モード切り替え信号を出力し;アンテナフロントエンドによって引き込まれた電流の検出された減少を表す信号を受信し;動作モード切り替え信号の出力および検出された電流の減少を表す信号の受信の結果として、第1の動作モードから第2の動作モードに変化するように高周波フロントエンドを制御する;ように構成された1つ以上のプロセッサが開示される。
【0153】
例50では、第2の動作モードは送信モードである、例49の1つ以上のプロセッサが開示される。
【0154】
例51では、第2の動作モードに従って動作するように高周波フロントエンドを制御することは、アンテナによる送信のために信号をアンテナフロントエンドに送信することをさらに含む、例49または50の1つ以上のプロセッサが開示される。
【0155】
例52では、アンテナフロントエンドのアンテナから高周波フロントエンドの低雑音増幅器を切り離し、高周波フロントエンドの電力増幅器をアンテナフロントエンドのアンテナに選択的に結合するように第2のスイッチを制御することをさらに含む、例49~51のいずれか1つの1つ以上のプロセッサが開示される。
【0156】
例53では、1つ以上のプロセッサは、動作モード切り替え信号の送信を一時停止することによって、第1の動作モードに従って動作するよう高周波フロントエンドを制御するようにさらに構成される、例49~52のいずれか1つの1つ以上のプロセッサが開示される。
【0157】
例54では、1つ以上のプロセッサは、アンテナフロントエンドのアンテナから信号を受信するよう高周波フロントエンドを制御するようにさらに構成される、例49~53のいずれか1つの1つ以上のプロセッサが開示される。
【0158】
例55では、動作モード切り替え信号を高周波フロントエンドからアンテナフロントエンドに送信するステップと;アンテナフロントエンドにおいて動作モード切り替え信号を検出するステップと;検出された動作モード切り替え信号に基づいて、アンテナフロントエンドのアンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続から低雑音増幅器を切り離すステップと;を含む、二重化の方法が開示される。
【0159】
例56では、低雑音増幅器が選択的に切り離されることに起因してアンテナフロントエンドによって引き込まれる電流の変化を高周波フロントエンドで検出するステップをさらに含む、例55の二重化の方法が開示される。
【0160】
例57では、検出された電流の変化に基づいて、第1の動作モードから第2の動作モードに変更するステップをさらに含む、例56の二重化の方法が開示される。
【0161】
例58では、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドは、第1の動作モードまたは第2の動作モードのいずれかに従って動作するように構成される、例55~57のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0162】
例59では、第1の動作モードは受信モードであり、第2の動作モードは送信モードである、例58の二重化の方法が開示される。
【0163】
例60では、1つ以上のプロセッサによる動作モード切り替え信号の送信は、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドを第1の動作モードから第2の動作モードに切り替える、例55~59のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0164】
例61では、動作モード切り替え信号の送信を一時停止することによって、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドを第2の動作モードから第1の動作モードに切り替えるステップをさらに含む、例55~60のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0165】
例62では、1つ以上のプロセッサからアンテナフロントエンドに電気接続を介して動作モード切り替え信号を送信すること;アンテナフロントエンドの電力検出器によって動作モード切り替え信号を検出すること;1つ以上の第2のスイッチによってアンテナフロントエンドのアンテナと高周波フロントエンドとの間の導電性接続から第2の低雑音増幅器を選択的に切り離すこと;第2の低雑音増幅器の切り離しに基づくアンテナフロントエンドによって引き込まれる電流の変化を電流感知ユニットによって検出すること;および電流感知回路の出力を表す信号を1つ以上のプロセッサによって受信すること;によって、第1の動作モードから第2の動作モードに切り替えるステップをさらに含む、例55~61のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0166】
例63では、高周波フロントエンドの低雑音増幅器または高周波フロントエンドの電力増幅器のいずれかをアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続するステップをさらに含む、例55~62のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0167】
例64では、低雑音増幅器をアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続して第1の動作モードに入るように、1つ以上の第2のスイッチを制御するステップをさらに含む、例63の二重化の方法が開示される。
【0168】
例65では、電力増幅器をアンテナフロントエンドに選択的に電気的に接続して第2の動作モードに入るように、1つ以上の第2のスイッチを制御するステップをさらに含む、例63または64の二重化の方法が開示される。
【0169】
例66では、動作モード切り替え信号の送信を一時停止することによって、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドを第2の動作モードから第1の動作モードに切り替えるステップをさらに含む、例55~65のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0170】
例67では、高周波フロントエンドおよびアンテナフロントエンドとの間の導電性接続は、単一のケーブルである、例55~66のいずれか1つの二重化の方法が開示される。
【0171】
例68では、単一のケーブルは同軸ケーブルである、例67の二重化の方法が開示される。
【0172】
例69では、第1の導波管ユニットであって:第1の基板と、第1の基板の表面から延びる複数の突起とを含む、第1の導波管ユニットと;第2の導波管ユニットであって、第2の基板と、第2の基板の表面から延びる複数の突起とを含む、第2の導波管ユニットと;を含み、第1の導波管ユニットは、第1の基板の表面から延びる複数の突起のうちの少なくとも1つのサブセットが、第2の基板の表面から延びる複数の突起との間にかつ実質的に平行に配置されるように、第2の導波管ユニットと組み立てられるように構成される、導波管が開示される。
【0173】
例70では、第1の基板の表面から延びる複数の突起および第1の基板の表面から延びる複数の突起は、導波管が組み立てられるときに、実質的に互いにインターリーブ配置する、例69の導波管が開示される。
【0174】
例71では、導波管は、第2の基板の表面から延びる突起のうちの1つ以上と、第2の基板の表面から延びる突起のうちの1つ以上との間に、それぞれキャパシタンスを生成するように構成される、例69または70の導波管が開示される。
【0175】
例72では、第1の基板の表面から延びる複数の突起および第2の基板の表面から延びる複数の突起は、金属を含む、例69~71のいずれか1つの導波管が開示される。
【0176】
例73では、第1の基板の表面から延びる複数の突起および第1の基板の表面から延びる複数の突起は、金属化(金属被覆)されたゴムを含む、例69~72のいずれか1つの導波管が開示される。
【0177】
例74では、第1の基板の表面は、第1の外側領域、第2の外側領域、および第1の外側領域と第2の外側領域との間の内側領域を含み、複数の突起は、第1の外側領域および第2の外側領域から延びるが、内側領域からは延びない、例69~73のいずれか1つの導波管が開示される。
【0178】
例75では、第1の基板の表面は、第1の外側領域、第2の外側領域、および第1の外側領域と第2の外側領域との間の内側領域を含み、複数の突起は、第1の外側領域および第2の外側領域から延び、内側領域から延びるいずれの突起も、第1の領域から延びる突起および第2の領域から延びる突起より短い、例69~74のいずれか1つの導波管が開示される。
【0179】
例76では、第1の基板および第2の基板のそれぞれの第1の領域から延びる突起および第2の領域から延びる突起は、それぞれ、第1の基板および第2の基板の表面から離れて延びる長さによって特徴付けられ、長さは、突起の幅より大きい、例75の導波管が開示される。
【0180】
例77では、第1の基板および第2の基板のそれぞれの第1の領域から延びる突起および第2の領域から延びる突起は、実質的に釘形状である、例69~76のいずれか1つの導波管が開示される。
【0181】
例78では、第1の基板および第2の基板のそれぞれの第1の領域から延びる突起および第2の領域から延びる突起は、実質的にリッジ形状である、例69~77のいずれか1つの導波管が開示される。
【0182】
例79では、導波管が組み立てられるとき、第1の基板の表面から延びる複数の突起の第1の部分が、第2の基板の表面からの複数の突起のうちの1つ以上と接触する、例69~78のいずれか1つの導波管が開示される。
【0183】
例80では、導波管が組み立てられるとき、第1の基板の表面からの複数の突起のうちの第2の部分が、第2の基板の表面からの複数の突起のうちのいずれとも接触しない、例69~79のいずれか1つの導波管が開示される。
【0184】
例81では、第1の基板の表面から延びる複数の突起および第2の基板の表面から延びる複数の突起は、第1の基板の表面から延びる複数の突起の第1の部分と、第2の基板の表面から延びる複数の突起のうちの1つ以上との間の接触が、第1の導波管ユニットおよび第2の導波管ユニットのアセンブリを維持するのに十分な摩擦を発生するように構成される、例69~80のいずれか1つの導波管が開示される。
【0185】
例82では、第1の基板は、可撓性である、例69~81のいずれか1つの導波管が開示される。
【0186】
例83では、第2の基板は、可撓性である、例69~82のいずれか1つの導波管が開示される。
【0187】
例84では、導波管は、第1の導波管ユニットと第2の導波管ユニットとの間に印加される電圧を有するように構成される、例69~83のいずれか1つの導波管が開示される。
【0188】
例85では、第1の導波管ユニットは、第1の電極をさらに含み、第2の導波管ユニットは、第2の電極をさらに含み、導波管は、第1の電極と第2の電極との間に印加される電圧を有するように構成される、例69~84のいずれか1つの導波管が開示される。
【0189】
例86では、第1の基板と、第1の基板の表面から延びる複数の突起とを含む、第1の導波管ユニットを形成するステップと;第2の基板と、第2の基板の表面から延びる複数の突起とを含む、第2の導波管ユニットを形成するステップと;を含み、第1の導波管ユニットは、第1の基板の表面から延びる複数の突起のうちの少なくとも1つのサブセットが、第2の基板の表面から延びる複数の突起との間に且つ実質的に平行に配置されるように、第2の導波管ユニットと組み立てられるように構成される、導波管の製造方法が開示される。
【0190】
例87では、第1の基板の表面から延びる複数の突起および第1の基板の表面から延びる複数の突起は、導波管が組み立てられるときに実質的にインターリーブ配置する、例86の導波管の製造方法が開示される。
【0191】
例88では、導波管は、第2の基板の表面から延びる突起のうちの1つ以上と、第2の基板の表面から延びる突起のうちの1つ以上との間に、それぞれキャパシタンスを生成するように構成される、例86または87の導波管を製造する方法が開示される。
【0192】
例89では、第1の基板の表面から延びる複数の突起および第2の基板の表面から延びる複数の突起は、金属を含む、例86~88のいずれか1つの導波管を製造する方法が開示される。
【0193】
例90では、第1の基板の表面から延びる複数の突起および第1の基板の表面から延びる複数の突起は、ゴムを含む、例86~89のいずれか1つの導波管を製造する方法が開示される。
【0194】
例91では、ゴム突起を金属化するステップをさらに含む、例90の導波管を製造する方法が開示される。
【0195】
特定の態様が記載されているが、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の態様の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における種々の変更がその中で行われ得ることは、当業者によって理解されるべきである。従って、範囲は添付の特許請求の範囲によって示され、したがって、特許請求の範囲の意味および均等の範囲内に入る全ての変更は、包含されることが意図される。
図1
図2
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