特許 7578807 アンテナアレイ、装置、および無線通信デバイス

(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】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】アンテナアレイ、装置、および無線通信デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/06 20060101AFI20241029BHJP

   H01Q 23/00 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/06

H01Q23/00

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023519554

(86)(22)【出願日】2020-09-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-12

(86)【国際出願番号】 CN2020118586

(87)【国際公開番号】W WO2022061937

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-05-08

(73)【特許権者】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133569

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 進

(72)【発明者】

【氏名】彭 杰

(72)【発明者】

【氏名】王 ▲偉▼▲鋒▼

(72)【発明者】

【氏名】姚 阿▲敏▼

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼ 悦

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１８６３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０３６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３５８８６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１８７８７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０１Ｑ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナアレイであって、
複数のサブアレイであって、給電点および少なくとも１つの放射素子が各サブアレイ上に配置され、前記給電点は、前記サブアレイ上で前記少なくとも１つの放射素子の外側に配置され、前記複数のサブアレイが第１の方向および第２の方向に配列され、前記第１の方向は前記第２の方向に垂直であり、前記複数のサブアレイの前記給電点が前記第１の方向において同じ直線上に位置し、前記複数のサブアレイの前記給電点が前記第２の方向において同じ直線上に位置し、前記第１の方向では、同じ直線上にある給電点が属するサブアレイが同じ行に位置し、前記第２の方向では、同じ直線上にある給電点が属するサブアレイが同じ列に位置する、複数のサブアレイを含み、
各サブアレイが位相中心を有し、前記アンテナアレイにおける、前記給電点が同じ直線上に位置するサブアレイの少なくとも１つの行におけるサブアレイの位相中心は同じ直線上になく、かつ／または前記アンテナアレイにおける、前記給電点が同じ直線上に位置するサブアレイの少なくとも１つの列におけるサブアレイの位相中心は同じ直線上にない、アンテナアレイ。

【請求項2】

前記アンテナアレイがＮ個のサブアレイを含み、前記Ｎ個のサブアレイの各々に同じ数の放射素子が配置され、前記Ｎ個のサブアレイのうちの少なくとも１つが有する給電点は、前記Ｎ個のサブアレイのうちの別のサブアレイが有する給電点とは異なり、Ｎは２以上の整数である、請求項１に記載のアンテナアレイ。

【請求項3】

前記アンテナアレイが、少なくとも２つのタイプの同一タイプのサブアレイを含み、前記同一タイプのサブアレイの１つのタイプのサブアレイには同じ数の放射素子が配置される、請求項１または２に記載のアンテナアレイ。

【請求項4】

前記アンテナアレイが少なくとも１つの第１のサブアレイを含み、少なくとも２つの放射素子が前記第１のサブアレイ上に配置され、前記少なくとも２つの放射素子が直線状に配置され、
前記第１のサブアレイの給電点が、前記２つの放射素子の間に位置し、または
前記第１のサブアレイの前記給電点が、前記第１のサブアレイの端部の放射素子の、残りの放射素子から離れた側に位置する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。

【請求項5】

前記アンテナアレイが少なくとも１つの第２のサブアレイを含み、１つの放射素子が前記第２のサブアレイ上に配置され、前記第２のサブアレイの給電点が前記放射素子の横に位置する、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。

【請求項6】

前記第１の方向において、２つの隣接するサブアレイごとの給電点間の間隔が等しく、および／または前記第２の方向において、２つの隣接するサブアレイごとの給電点間の間隔が等しい、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。

【請求項7】

前記アンテナアレイがダミー素子を含み、前記ダミー素子が非給電放射素子である、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナアレイと、
給電ケーブルと、
回路ベアリング板であって、前記給電ケーブルが、前記アンテナアレイにおけるサブアレイに給電するように構成され、前記アンテナアレイおよび前記給電ケーブルが、前記回路ベアリング板上に配置される、回路ベアリング板と
を含む、装置。

【請求項9】

少なくとも１つの無線周波数集積回路チップであって、前記無線周波数集積回路チップが、前記回路ベアリング板上に配置され、前記無線周波数集積回路チップが、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを含み、前記少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルが、前記給電ケーブルを介して前記アンテナアレイにおける少なくとも２つのサブアレイにそれぞれ給電するように構成され、前記無線周波数送受信チャネルが、前記サブアレイに１対１で接続される、少なくとも１つの無線周波数集積回路チップ
をさらに含む、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記装置が電力分配器／電力合成器と前記少なくとも２つの無線周波数集積回路チップとを含み、前記電力分配器／電力合成器が少なくとも２つの電力分配線を介して前記少なくとも２つの無線周波数集積回路チップに別々に接続され、前記少なくとも２つの電力分配線が同じ長さを有し、前記電力分配線が前記無線周波数集積回路チップに１対１で接続される、
請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記回路ベアリング板がパッケージ基板であり、
前記装置が、
プリント回路板であって、前記パッケージ基板が、前記プリント回路板上に配置され、前記プリント回路板に接続され、前記電力分配器／電力合成器が、前記プリント回路板上に配置される、プリント回路板をさらに含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記回路ベアリング板がプリント回路板であり、
前記電力分配器／電力合成器が前記プリント回路板上に配置される、請求項１０に記載の装置。

【請求項13】

請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナアレイと、
給電ケーブルと、
少なくとも１つの無線周波数集積回路チップであって、前記アンテナアレイおよび前記給電ケーブルが、前記無線周波数集積回路チップのパッケージング層上に配置され、前記無線周波数集積回路チップが、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを含み、前記少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルが、前記給電ケーブルを介して前記アンテナアレイにおける少なくとも２つのサブアレイにそれぞれ給電するように構成され、前記無線周波数送受信チャネルが、前記サブアレイに１対１で接続される、少なくとも１つの無線周波数集積回路チップと
を含む、装置。

【請求項14】

前記装置が電力分配器／電力合成器と少なくとも２つの無線周波数集積回路チップとを含み、
前記電力分配器／電力合成器が少なくとも２つの電力分配線を介して前記少なくとも２つの無線周波数集積回路チップに別々に接続され、前記少なくとも２つの電力分配線が同じ長さを有し、前記電力分配線が前記無線周波数集積回路チップに１対１で接続される、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記装置が、
プリント回路板であって、前記無線周波数集積回路チップと前記電力分配器／電力合成器の両方が前記プリント回路板上に配置される、プリント回路板をさらに含む、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナアレイ、または請求項８から１５のいずれか一項に記載の装置
を含む、無線通信デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、アンテナ技術の分野、特に、アンテナアレイ、装置、および無線通信デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

複数の放射素子がアレイ状に配置されてアンテナアレイを構成する。各放射素子は、アレイ素子（Ａｒｒａｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ）と呼ばれることもある。

【0003】

一般に、放射素子の位相を制御するために移相器が用いられる。アンテナアレイにおける放射素子の数が多い場合、複数の移相器が必要となる。移相器の数を低減し、制御回路を簡素化するために、通常、いくつかの放射素子が１つの移相器を共有し、１つの移相器を共有する複数の放射素子が１つのサブアレイを形成する。

【0004】

図１は、アンテナアレイを示す。各黒点は、１つの放射素子を表す。アンテナアレイは、（Ｘ軸に沿った）２４個×（Ｙ軸に沿った）３２個の放射素子を含む。アンテナアレイの各列は、２素子サブアレイ、４素子サブアレイ、６素子サブアレイ、および８素子サブアレイを含む、Ｙ軸に沿った８つのサブアレイを有する。２素子サブアレイは１つの移相器が２つの放射素子を制御することを示し、４素子サブアレイは１つの移相器が４つの放射素子を制御することを示し、６素子サブアレイは１つの移相器が６つの放射素子を制御することを示し、８素子サブアレイは１つの移相器が８つの放射素子を制御することを示す。

【0005】

図２は、図１のアンテナアレイにおけるサブアレイと無線周波数集積回路（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＲＦＩＣ）チップとの間の接続の概略図である。例えば、図２は、第１のＲＦＩＣチップ０１、第２のＲＦＩＣチップ０２、第３のＲＦＩＣチップ０３、および第４のＲＦＩＣチップ０４を示す。ＲＦＩＣチップは、対応するサブアレイに接続される。各サブアレイは、ＲＦＩＣチップに接続された給電点Ｍを有する。図１に示されるアンテナアレイは、より多くの無線周波数集積回路チップにさらに接続されてもよく、図２におけるチップの数およびチップの位置は単なる例であることに留意されたい。

【0006】

一例として、第１のＲＦＩＣチップが用いられる。図３において、第１のＲＦＩＣチップ０１は、８つの無線周波数送受信チャネルを有し、８つの無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブルを介して１対１で８つのサブアレイに接続される。例えば、図３に示されるように、第１のＲＦＩＣチップ内の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５を介してアンテナアレイにおけるサブアレイの給電点Ｍに接続される。第２のＲＦＩＣチップ０２、第３のＲＦＩＣチップ０３、および第４のＲＦＩＣチップ０４と、対応するサブアレイの給電点との間の接続関係は、図３に示されるものと同様である。

【0007】

図３から、ＲＦＩＣチップを複数のサブアレイの給電点に接続するための給電ケーブルの長さは一貫していないことが分かる。いくつかの給電ケーブルは長く、いくつかの給電ケーブルは短い。同じＲＦＩＣチップに接続される給電ケーブルの長さが異なるので、信号伝送遅延も異なる。その結果、複数のサブアレイの信号の位相が異なり、アンテナアレイのビームフォーミング効果が達成されることができず、アンテナアレイの広帯域性能が低下する。既存の位相較正補償は、狭帯域較正効果のみを保証することができ、広帯域の場合、ビームフォーミング効果が不十分である。加えて、図２に示されるように、ＲＦＩＣチップは不規則な位置に配置されているため、ＲＦＩＣチップに電力分配器／電力合成器を接続するための電力分配線の長さが異なる。これにより、電力分配線の設計が困難になり、アンテナアレイの広帯域性能がさらに低下する。また、図２に示される複数のＲＦＩＣチップは不規則に配置されているため、アンテナアレイが配置されたアンテナモジュールにおいてＲＦＩＣチップが放熱する熱が不均等に分配される。この場合、アンテナモジュールの異なる位置の温度が異なり、異なる位置の給電ケーブルの熱膨張量も異なり、給電ケーブルの異なる熱膨張量もサブアレイの信号の位相に影響を与える。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本出願の実施形態は、ＲＦＩＣチップとアンテナアレイにおけるサブアレイの給電点との間の給電ケーブルの長さを基本的に等しくすることによって、アンテナアレイの広帯域性能を改善するためのアンテナアレイ、装置、および無線通信デバイスを提供する。

【0009】

前述の目的を達成するために、本出願の実施形態では以下の技術的解決策が用いられる。

【0010】

第１の態様によれば、本出願はアンテナアレイを提供する。アンテナアレイは、
複数のサブアレイであって、給電点および少なくとも１つの放射素子が各サブアレイ上に配置され、複数のサブアレイが第１の方向および第２の方向に配列され、第１の方向は第２の方向に垂直であり、複数のサブアレイの給電点が第１の方向において同じ直線上に位置し、複数のサブアレイの給電点が第２の方向において同じ直線上に位置し、第１の方向では、同じ直線上にある給電点が属するサブアレイが同じ行に位置し、第２の方向では、同じ直線上にある給電点が属するサブアレイが同じ列に位置する、複数のサブアレイを含む。

【0011】

各サブアレイは位相中心を有し、アンテナアレイにおけるサブアレイの少なくとも１つの行におけるサブアレイの位相中心は同じ直線上になく、かつ／またはアンテナアレイにおけるサブアレイの少なくとも１つの列におけるサブアレイの位相中心は同じ直線上にない。

【0012】

本出願の本実施形態で提供されるアンテナアレイによれば、アンテナアレイの給電点が規則的に配置されるように、任意の行のサブアレイの給電点が同じ直線上に位置し、任意の列のサブアレイの給電点が同じ直線上に位置する。少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを有する無線周波数集積回路チップが少なくとも２つの給電ケーブルを介して少なくとも２つのサブアレイの給電点に１対１で接続される場合、２つの給電ケーブルごとの長さは基本的に等しい。これは、同じ無線周波数集積回路チップに接続された異なる長さの複数の給電ケーブルによって引き起こされる複数のサブアレイの異なる位相を回避する。

【0013】

加えて、少なくとも１つの行における複数の位相中心は、同じ直線上に位置せず、かつ／または少なくとも１つの列における複数の位相中心は、同じ直線上に位置しない。換言すれば、アンテナアレイの位相中心は不規則に配置されている。このようにして、位相中心の不規則な配置は、アンテナアレイのグレーティングローブのエネルギーを複数の角度に分散させることができる。これにより、グレーティングローブ抑制を効果的に高め、アンテナアレイの利得を高めることができる。

【0014】

したがって、本出願の本実施形態で提供されるアンテナアレイは、グレーティングローブ抑制を効果的に高め、アンテナアレイの利得を向上させながら、ＲＦＩＣチップとサブアレイとの間の等長相互接続をさらに実装することができる。

【0015】

第１の態様の可能な実装形態では、アンテナアレイはＮ個のサブアレイを含み、Ｎ個のサブアレイの各々に同じ数の放射素子が配置され、Ｎ個のサブアレイのうちの少なくとも１つが有する給電点は、Ｎ個のサブアレイのうちの別のサブアレイが有する給電点とは異なり、Ｎは２以上の整数である。放射素子の数が同じであるサブアレイの異なる給電点を設定することによって、給電点の規則的な配置が実装されることができる。

【0016】

第１の態様の可能な実装形態では、アンテナアレイは、少なくとも２つのタイプの同一タイプのサブアレイを含み、同一タイプのサブアレイの１つのタイプのサブアレイには同じ数の放射素子が配置される。換言すれば、アンテナアレイは、２つの放射素子を有するサブアレイを含んでもよく、または３つの放射素子を有するサブアレイを含んでもよく、またはより多くの放射素子を有するサブアレイを含んでもよい。

【0017】

第１の態様の可能な実装形態では、アンテナアレイは少なくとも１つの第１のサブアレイを含み、少なくとも２つの放射素子は第１のサブアレイ上に配置され、少なくとも２つの放射素子は直線状に配置される。第１のサブアレイの給電点は、２つの隣接する放射素子の間に位置する。すなわち、第１のサブアレイの給電点は、第１のサブアレイの端部に位置する放射素子の、残りの放射素子から離れた側に位置する。換言すれば、サブアレイの少なくとも２つの放射素子が存在する場合、給電点に関して複数のケースが存在する。具体的な実装中に、アンテナアレイ全体の給電点のレイアウトに基づいて選択が実行され得る。

【0018】

第１の態様の可能な実装形態では、アンテナアレイは少なくとも１つの第２のサブアレイを含み、放射素子は第２のサブアレイ上に配置され、第２のサブアレイの給電点は放射素子の横に位置する。

【0019】

第１の態様の可能な実装形態では、第１の方向において、２つの隣接するサブアレイごとの給電点間の間隔は等しく、および／または第２の方向において、２つの隣接するサブアレイごとの給電点間の間隔は等しい。このようにして、給電点を配置すると便利である。

【0020】

第１の態様の可能な実装形態では、アンテナアレイはダミー素子を含み、ダミー素子は非給電放射素子である。アンテナアレイの給電点が規則的に配置されるようにするために、いくつかの場合において、放射素子が配置されないグリッドを２つの隣接するサブアレイ間に形成する必要がある。グリッド内にダミー素子を配置することにより、サブアレイのパターンを一貫した状態に保つことができる。これにより、無線通信デバイスの通信能力が向上する。

【0021】

第１の態様の可能な実装形態では、放射素子は、マイクロストリップパッチアンテナ、対称発振器、開放導波路アンテナ、ヘリカルアンテナなどである。

【0022】

第１の態様の可能な実装形態では、放射素子は二重偏波であってもよく、または単一偏波であってもよい。

【0023】

第１の態様の可能な実装形態では、偏波モードは、±４５°偏波、垂直偏波もしくは水平偏波、または右円偏波もしくは左円偏波であってもよい。

【0024】

第１の態様の可能な実装態様では、サブアレイの給電ケーブルは、Ｔ型電力分配線、ウィルキンソン電力分配線、または直列給電電力分配線である。

【0025】

第２の態様によれば、本出願は装置を提供する。本装置は、
第１の態様または第１の態様の実装形態のいずれか１つによるアンテナアレイと、
給電ケーブルと、
回路ベアリング板であって、給電ケーブルは、アンテナアレイにおけるサブアレイに給電するように構成され、アンテナアレイおよび給電ケーブルは、回路ベアリング板上に配置される、回路ベアリング板とを含む。

【0026】

本出願の本実施形態で提供される装置は、第１の態様の任意の実装形態におけるアンテナアレイを含む。アンテナアレイの給電点が規則的に配置されているので、複数の無線周波数送受信チャネルを有する無線周波数集積回路チップが複数の給電ケーブルを介して複数のサブアレイの給電点に１対１で接続される場合、２つの給電ケーブルごとの長さは基本的に等しい。これは、同じ無線周波数集積回路チップに接続された異なる長さの複数の給電ケーブルによって引き起こされる複数のサブアレイの異なる位相を回避する。

【0027】

加えて、アンテナアレイにおけるサブアレイの位相中心は不規則に配置されているため、位相中心の不規則な配置は、アンテナアレイのグレーティングローブのエネルギーを複数の角度に分散させる。これにより、グレーティングローブ抑制を効果的に高め、外部システムへの干渉を低減し、アンテナ利得をある程度向上させることができる。

【0028】

第２の態様の可能な実装形態では、装置は、少なくとも１つの無線周波数集積回路チップをさらに含む。無線周波数集積回路チップは、回路ベアリング板上に配置される。無線周波数集積回路チップは、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを含み、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブルを介してアンテナアレイにおける少なくとも２つのサブアレイにそれぞれ給電するように構成され、無線周波数送受信チャネルは、サブアレイに１対１で接続される。

【0029】

第２の態様の可能な実装形態では、アンテナモジュールは、電力分配器／電力合成器と、少なくとも２つの無線周波数集積回路チップとを含む。電力分配器／電力合成器は、少なくとも２つの電力分配線を介して少なくとも２つの無線周波数集積回路チップに別々に接続され、少なくとも２つの電力分配線は同じ長さを有し、電力分配線は、無線周波数集積回路チップに１対１で接続される。電力分配器／電力合成器とＲＦＩＣチップとの間の等しい長さの電力分配線の設計は、電力分配器／電力合成器から異なるサブアレイまでの遅延間の差をさらに低減する。これにより、広帯域性能がさらに向上する。

【0030】

第２の態様の可能な実装形態では、回路ベアリング板はパッケージ基板である。アンテナモジュールは、プリント回路板をさらに含む。パッケージ基板は、プリント回路板上に配置され、プリント回路基板に接続され、電力分配器／電力合成器は、プリント回路板上に配置される。一般に、デジタル－アナログ変換モジュールおよびデジタル信号処理モジュールは、プリント回路板上にさらに配置される。デジタル信号処理モジュールはデジタル－アナログ変換モジュールに接続され、デジタル－アナログ変換モジュールは電力分配器／電力合成器に接続される。アンテナアレイはパッケージ基板上に配置され、無線周波数集積回路チップもパッケージ基板上に配置される。次いで、アンテナアレイ、パッケージ基板、および無線周波数集積回路チップは、全体としてパッケージ化され、プリント回路板に接続されて、アンテナインパッケージ（Ａｎｔｅｎｎａ－Ｉｎ－Ｐａｃｋａｇｅ、ＡＩＰ）を形成する。

【0031】

第２の態様の可能な実装形態では、回路ベアリング板はプリント回路板である。電力分配器／電力合成器はプリント回路板上に配置される。一般に、デジタル－アナログ変換モジュールおよびデジタル信号処理モジュールは、プリント回路板上にさらに配置される。デジタル信号処理モジュールはデジタル－アナログ変換モジュールに接続され、デジタル－アナログ変換モジュールは電力分配器／電力合成器に接続される。アンテナアレイ、無線周波数集積回路チップ、デジタルアナログ変換モジュール、およびデジタル信号処理モジュールはすべて、プリント回路板上に配置され、アンテナオンボード（Ａｎｔｅｎｎａ－ｏｎ－Ｂｏａｒｄ、ＡＯＢ）を形成する。

【0032】

第２の態様の可能な実装形態では、装置はヒートシンクをさらに含み、ヒートシンクは無線周波数集積回路チップの熱を放熱することができる。無線周波数集積回路チップの性能を向上させるために、ヒートシンクを用いて無線周波数集積回路チップに放熱が行われる。

【0033】

第３の態様によれば、本出願は装置を提供する。本装置は、
第１の態様によるアンテナアレイと、
給電ケーブルと、
少なくとも１つの無線周波数集積回路チップであって、アンテナアレイおよび給電ケーブルは、無線周波数集積回路チップのパッケージング層上に配置され、無線周波数集積回路チップは、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを含み、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブルを介してアンテナアレイにおける少なくとも２つのサブアレイにそれぞれ給電するように構成され、無線周波数送受信チャネルは、サブアレイに１対１で接続される、少なくとも１つの無線周波数集積回路チップとを含む。

【0034】

本出願の本実施形態で提供される装置では、給電ケーブルおよびアンテナアレイは、無線周波数集積回路チップ上に配置され、アンテナアレイは、第１の態様の任意の実装形態におけるアンテナアレイである。したがって、本出願の本実施形態で提供されるアンテナモジュールおよび前述の技術的解決策におけるアンテナアレイは、同じ技術的問題を解決し、同じ期待される効果を達成することができる。

【0035】

第３の態様の可能な実装形態では、装置は、電力分配器／電力合成器と、少なくとも２つの無線周波数集積回路チップとを含む。電力分配器／電力合成器は、少なくとも２つの電力分配線を介して少なくとも２つの無線周波数集積回路チップに別々に接続され、少なくとも２つの電力分配線は同じ長さを有し、電力分配線は、無線周波数集積回路チップに１対１で接続される。電力分配器／電力合成器と無線周波数集積回路チップとの間の等しい長さの電力分配線の設計は、電力分配器／電力合成器から異なるサブアレイまでの遅延間の差をさらに低減する。これにより、広帯域性能がさらに向上する。

【0036】

第３の態様の可能な実装形態では、装置はプリント回路板をさらに含み、無線周波数集積回路チップと電力分配器／電力合成器の両方がプリント回路板上に配置される。一般に、デジタル－アナログ変換モジュールおよびデジタル信号処理モジュールは、プリント回路板上にさらに配置される。デジタル信号処理モジュールはデジタル－アナログ変換モジュールに接続され、デジタル－アナログ変換モジュールは電力分配器／電力合成器に接続される。換言すれば、アンテナアレイは、無線周波数集積回路チップ上に直接配置され、プリント回路板に接続されて、アンテナオンチップ（Ａｎｔｅｎｎａ－Ｏｎ－Ｃｈｉｐ、ＡＯＣ）を形成する。

【0037】

第４の態様によれば、本出願は、第１の態様の任意の実装形態におけるアンテナアレイ、または第２の態様もしくは第３の態様の任意の実装形態における装置を含む無線通信デバイスをさらに提供する。

【0038】

本出願の本実施形態で提供される無線通信デバイスは、前述の実施形態で提供されるアンテナアレイを含む。したがって、本出願の本実施形態で提供される無線通信デバイスおよび前述の技術的解決策におけるアンテナアレイは、同じ技術的問題を解決し、同じ期待される効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】現在の技術におけるアンテナアレイの構造の概略図である。

【図2】図１のアンテナアレイにおけるサブアレイとＲＦＩＣチップとの間の接続の概略図である。

【図3】図２の第１のＲＦＩＣチップと給電点との間の接続関係の概略図である。

【図4】本出願の一実施形態によるアンテナモジュールの構造の概略図である。

【図5】本出願の一実施形態によるアンテナモジュールの構造の概略図である。

【図6】本出願の一実施形態によるアンテナモジュールの構造の概略図である。

【図7】本出願の一実施形態によるアンテナアレイの構造の概略図である。

【図8】図７のアンテナアレイの給電点の配置図である。

【図9】図８のアンテナアレイのいくつかの給電点とＲＦＩＣチップとの間の接続関係の概略図である。

【図10】１つのＲＦＩＣチップと給電点との間の接続関係の概略図である。

【図11】複数のＲＦＩＣチップと電力分配器／電力合成器との間の接続関係の概略図である。

【図12】図７のアンテナアレイの位相中心の配置図である。

【図13】本出願の一実施形態によるアンテナアレイの構造の概略図である。

【図14】図１３のアンテナアレイの給電点の配置図である。

【図15】図１４のアンテナアレイのいくつかの給電点とＲＦＩＣチップとの間の接続関係の概略図である。

【図16】１つのＲＦＩＣチップと給電点との間の接続関係の概略図である。

【図17】複数のＲＦＩＣチップと電力分配器／電力合成器との間の接続関係の概略図である。

【図18】図１３のアンテナアレイの位相中心の配置図である。

【図19】本出願の一実施形態による、アンテナアレイおよび既存のアンテナアレイのグレーティングローブ抑制の曲線の比較図である。

【図20】本出願の一実施形態による、アンテナアレイおよび既存のアンテナアレイの垂直走査エンベロープ利得の曲線の比較図である。

【図21】本出願の一実施形態によるアンテナアレイのいくつかのサブアレイのレイアウトの概略図である。

【図22】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける１つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図23a】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける２つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図23b】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける２つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図23c】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける２つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図24a】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける３つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図24b】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける３つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図24c】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける３つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図24d】本出願の一実施形態によるアンテナアレイにおける３つの放射素子を含むサブアレイの給電点のレイアウトの概略図である。

【図25】本出願の一実施形態によるアンテナアレイの構造の概略図である。

【図26】本出願の一実施形態によるアンテナアレイの構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

無線基地局などのデータ通信速度が速い無線通信デバイスでは、第５世代移動通信（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、５Ｇ）において、ミリ波帯が含まれるようになってきている。このようにして、５Ｇ高周波基地局と衛星の共存のためのプロトコル要件を満たしながら、アンテナアレイ性能にはより高い要件が課される。例えば、アンテナアレイのグレーティングローブ（Ｇｒａｔｉｎｇ ｌｏｂｅｓ）抑制はさらに強化される必要があり、アンテナアレイの走査パターン利得エンベロープをより良好にする必要がある。

【0041】

無線通信デバイスでは、アンテナアレイは複数の異なるベアラ方式を有する。例えば、図４、図５、および図６は、３つの異なるベアラ方式を示す。

【0042】

図４を参照すると、アンテナアレイ１が回路ベアリング板４上に配置され、給電ケーブル０５も回路ベアリング板４上に配置される。給電ケーブル０５は、回路ベアリング板上に敷設された金属ケーブルであってもよい。この構成の回路ベアリング板４は、パッケージ基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）である。例えば、パッケージ基板は、再配線（ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ、ＲＤＬ）、またはコア層のないコアレス基板（Ｃｏｒｅｌｅｓｓ基板）であってもよい。

【0043】

アンテナアレイ１および給電ケーブル０５が配置されたパッケージ基板には、接続構造１０を用いてＲＦＩＣチップ３が接続されている。次いで、ＲＦＩＣチップ３が配置されたパッケージ基板は、接続構造１０を用いてプリント回路板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）６に接続される。このような構造は、アンテナインパッケージ（Ａｎｔｅｎｎａ－Ｉｎ－Ｐａｃｋａｇｅ、ＡＩＰ）と呼ばれることがある。

【0044】

図５を参照すると、アンテナアレイ１および給電ケーブル０５の両方がＲＦＩＣチップ３上に配置され、アンテナアレイ１および給電ケーブル０５が配置されたＲＦＩＣチップ３は、接続構造を用いてＰＣＢ ６上に配置され、ＰＣＢ ６に接続される。このような構造は、アンテナオンパッケージ（Ａｎｔｅｎｎａ－Ｏｎ－Ｃｈｉｐ、ＡＯＣ）と呼ばれることがある。

【0045】

図６を参照すると、アンテナアレイ１が回路ベアリング板上に配置され、給電ケーブル０５も回路ベアリング板上に配置される。この構造における回路ベアリング板は、ＰＣＢ ６である。ＲＦＩＣチップ３は、接続構造を用いてＰＣＢ ６に接続されている。このような構造は、アンテナオンボード（Ａｎｔｅｎｎａ－ｏｎ－Ｂｏａｒｄ、ＡＯＢ）と呼ばれることがある。

【0046】

接続構造１０は、ボールグリッドアレイ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ、ＢＧＡ）であってもよい。もちろん、別の接続構造も選択されてもよい。

【0047】

ＡＩＰ、ＡＯＣ、またはＡＯＢは、ヒートシンク８をさらに含む。ＡＩＰでは、ヒートシンク８は、ＰＣＢ ６およびＲＦＩＣチップ３によって発される熱を放熱するために、ＰＣＢ ６およびＲＦＩＣチップ３に近接して配置される。ＡＯＣでは、ヒートシンク８はＰＣＢ ６に近接して配置され、チャネル７がＰＣＢ ６を通過する。このようにして、ＲＦＩＣチップ３に対しても放熱を行うことができる。ＡＯＢでは、ヒートシンク８はＲＦＩＣチップ３に近接して配置される。ヒートシンクの構造およびレイアウト方法は、本出願では特に限定されない。

【0048】

ＡＩＰ、ＡＯＣ、またはＡＯＢでは、デジタル－アナログ変換モジュール、デジタル信号処理モジュール、および電力分配器／電力合成器がＰＣＢ ６上に配置される。デジタル信号処理モジュールはデジタル－アナログ変換モジュールに接続され、デジタル－アナログ変換モジュールは電力分配器／電力合成器に接続され、電力分配器／電力合成器は電力分配線を介してＲＦＩＣチップに接続される。電力分配線はまた、金属ケーブルであってもよい。任意選択の実装形態では、ＰＣＢ ６上の金属ケーブルを使用して、デジタル信号処理モジュールとデジタル－アナログ変換モジュールとを接続し、デジタル－アナログ変換モジュールと電力分配器／電力合成器とを接続することができる。

【0049】

アンテナアレイは、アナログアクティブフェーズドアレイに適用されてもよいし、デジタルアクティブフェーズドアレイに適用されてもよい。

【0050】

上記では、アンテナアレイを支持するための３つの装置のみが記載されている。加えて、アンテナアレイは、別の装置内に代替的に配置されてもよい。当該装置については本出願では特に限定されない。

【0051】

本出願におけるアンテナアレイは複数のサブアレイ（Ｓｕｂａｒｒａｙ）を含み、各サブアレイは少なくとも１つの放射素子を含み、複数のサブアレイは第１の方向および第２の方向に配列される。第１の方向は第２の方向に対して垂直である。換言すれば、複数のサブアレイは、アンテナアレイを形成するために水平および垂直に配置される。

【0052】

前述の３つの構造では、電力分配器／電力合成器は、少なくとも２つの電力分配線を介して少なくとも２つのＲＦＩＣチップ３に接続される。加えて、１つのＲＦＩＣチップ３は少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを含み、具体的には、１つのＲＦＩＣチップ３は少なくとも２つの無線周波数送受信ポートを有する。換言すれば、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを有するＲＦＩＣチップ３は、少なくとも２つの給電ケーブルを介して少なくとも２つのサブアレイに１対１で給電し、その結果、サブアレイが信号を送受信する。

【0053】

電力分配器／電力合成器とサブアレイとの間の伝送経路は、電力分配線経路だけでなく給電経路も含むと理解されてもよい。１つの電力分配器／電力合成器と複数のサブアレイとの間の伝送経路が異なる場合、遅延は異なり、複数のサブアレイの位相は異なる。このようにして、アンテナアレイの広帯域性能が低下する。

【0054】

異なるサブアレイ間の遅延差をさらに低減し、広帯域性能をさらに改善するために、本出願の一実施形態はアンテナアレイを提供する。アンテナアレイは、ＡＩＰ、ＡＯＣ、またはＡＯＢに適用されてもよく、もちろん、アンテナアレイを含む別の装置に代替的に適用されてもよい。

【0055】

以下では、アンテナアレイ１について詳細に説明する。

【0056】

図７は、アンテナアレイ１の構成図である。アンテナアレイ１における放射素子１１は複数のサブアレイを形成し（例えば、図７の１Ａは１つのサブアレイを表す）、複数のサブアレイはアンテナアレイを形成する。

【0057】

図７に示されるように、サブアレイ１Ａは、２つの放射素子を含む。同じ数の放射素子を含むサブアレイは、同一タイプのサブアレイであってもよい。実際には、サブアレイ内に別の数の放射素子が存在してもよい。例えば、図１３に示されるサブアレイ１Ｂは、３つの放射素子を含む。任意の数の放射素子を含むサブアレイは、本出願の保護範囲内に入るものとする。

【0058】

各サブアレイは給電点Ｍを有する。例えば、アンテナアレイが少なくとも３つのサブアレイを含む場合、図８に示されるように、少なくとも３つの給電点Ｍがある。

【0059】

放射素子の偏波モードは、本出願では限定されないことに留意されたい。図７は、±４５°偏波の二重偏波アンテナを示す。放射素子は代替的に単一偏波アンテナであってもよく、偏波モードは代替的に水平偏波もしくは垂直偏波、または左円偏波もしくは右円偏波であってもよい。

【0060】

本出願の本実施形態で提供されるアンテナアレイにおける給電点Ｍの配置は、以下の条件を満たす。

【0061】

複数のサブアレイの給電点Ｍは、第１の方向Ｘの少なくとも１つの直線上に位置し、複数のサブアレイの給電点Ｍはまた、第２の方向Ｙの少なくとも１つの直線上に位置する。

【0062】

第１の方向Ｘにおいて、同じ直線上に位置する複数の給電点Ｍが属する複数のサブアレイは、同じ行に位置する。第２の方向Ｙにおいて、同じ直線上に位置する複数の給電点Ｍが属する複数のサブアレイは、同じ列に位置する。

【0063】

このようにして、図８を参照すると、アンテナアレイの給電点が規則的に配置されるように、サブアレイの各行の複数の給電点が直線に沿って配置され、サブアレイの各列の複数の給電点も直線に沿って配置される。

【0064】

加えて、給電点の配置をさらに助けるために、各行における２つの隣接する給電点間の間隔は等しい。図８から、サブアレイの第１の行における２つの隣接する給電点ごとの間の間隔はｄであり、サブアレイの第３の行における２つの隣接する給電点ごとの間の間隔もｄであることが分かる。あるいは、各列における２つの隣接する給電点ごとの間の間隔は等しい。あるいは、任意の列の２つの隣接する給電点ごとの間の間隔は等しく、任意の行の２つの隣接する給電点ごとの間の間隔は等しい。

【0065】

アンテナアレイの給電点が規則的に配置され、少なくとも２つの無線周波数送受信チャネルを有するＲＦＩＣチップが少なくとも２つの給電ケーブルを介して少なくとも２つの給電点に１対１で接続される場合、同じＲＦＩＣチップに接続される複数の給電ケーブルの長さは基本的に等しくてもよく、すなわち給電経路は同じである。したがって、同じＲＦＩＣチップに接続された複数のサブアレイ間の遅延差が低減され、その結果、複数のサブアレイの位相は基本的に同じになる。

【0066】

例えば、図９および図１０に示されるように、第１のＲＦＩＣチップ３１は、８つの無線周波数送受信チャネルを有するＲＦＩＣチップである。第１のＲＦＩＣチップ３１は、サブアレイ１Ａ１、サブアレイ１Ａ２、サブアレイ１Ａ３、サブアレイ１Ａ４、サブアレイ１Ａ５、サブアレイ１Ａ６、サブアレイ１Ａ７、およびサブアレイ１Ａ８に接続されている。具体的には、第１のＲＦＩＣチップ３１の第１の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５１を介してサブアレイ１Ａ１と相互接続される。第１のＲＦＩＣチップ３１の第２の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５２を介してサブアレイ１Ａ２と相互接続される。第１のＲＦＩＣチップ３１の第３の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５３を介してサブアレイ１Ａ３と相互接続される。第１のＲＦＩＣチップ３１の第４の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５４を介してサブアレイ１Ａ４と相互接続される。第１のＲＦＩＣチップ３１の第５の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５５を介してサブアレイ１Ａ５と相互接続される。第１のＲＦＩＣチップ３１の第６の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５６を介してサブアレイ１Ａ６と相互接続される。第１のＲＦＩＣチップ３１の第７の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５７を介してサブアレイ１Ａ７と相互接続される。第１のＲＦＩＣチップ３１の第８の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５８を介してサブアレイ１Ａ８と相互接続される。

【0067】

本出願では、８つの無線周波数送受信チャネルを有するＲＦＩＣチップのみが一実施形態として使用されることに留意されたい。あるいは、別の数の無線周波数送受信チャネルを有するＲＦＩＣチップが使用されてもよい。

【0068】

図１０から、給電ケーブル０５１、給電ケーブル０５２、給電ケーブル０５３、給電ケーブル０５４、給電ケーブル０５５、給電ケーブル０５６、給電ケーブル０５７、および給電ケーブル０５８の長さは、基本的に等しいことが分かる。給電ケーブルの長さが等しい場合、アンテナアレイの広帯域性能を向上させるために、サブアレイ１Ａ１、サブアレイ１Ａ２、サブアレイ１Ａ３、サブアレイ１Ａ４、サブアレイ１Ａ５、サブアレイ１Ａ６、サブアレイ１Ａ７、およびサブアレイ１Ａ８の位相は同じであってもよい。

【0069】

アンテナアレイの給電点が規則的に配置されている場合、装置内の複数のＲＦＩＣチップの配置も規則的であり、１つの電力分配器／電力合成器と少なくとも２つのＲＦＩＣチップとの間の少なくとも２つの電力分配線の長さは基本的に等しい。これは、電力分配線の設計上の困難性を単純化する。特に、１つの電力分配器／電力合成器と少なくとも２つのＲＦＩＣチップとの間の電力分配線経路は基本的に同じである。このようにして、サブアレイ間の遅延差がさらに低減され、広帯域性能がさらに改善される。

【0070】

例えば、図１１に示されるように、第１のＲＦＩＣチップ３１、第２のＲＦＩＣチップ３２、第３のＲＦＩＣチップ３３、および第４のＲＦＩＣチップ３４は、いずれも８つの無線周波数送受信チャネルを有するＲＦＩＣチップである。電力分配器／電力合成器５は、電力分配線９を介して、第１のＲＦＩＣチップ３１、第２のＲＦＩＣチップ３２、第３のＲＦＩＣチップ３３、および第４のＲＦＩＣチップ３４に別々に接続される。

【0071】

図１１から、第１のＲＦＩＣチップ３１、第２のＲＦＩＣチップ３２、第３のＲＦＩＣチップ３３、および第４のＲＦＩＣチップ３４は規則的に配置されており、電力分配線９の長さは基本的に等しいことが分かる。

【0072】

アンテナアレイの給電点が規則的に配置されている場合、図９から、第１のＲＦＩＣチップ３１、第２のＲＦＩＣチップ３２、第３のＲＦＩＣチップ３３および第４のＲＦＩＣチップ３４は規則的に配置されており、これらＲＦＩＣチップの放熱も均等に分配されていることが分かる。これは、ＲＦＩＣチップの高い局所温度または低い局所温度を回避し、無線通信デバイス全体の性能への影響を回避する。

【0073】

前述の技術的効果分析は、いくつかのＲＦＩＣチップおよびいくつかのサブアレイのみを使用して実行され、他のＲＦＩＣチップおよび他のサブアレイによって生成される技術的効果は、前述の技術的効果と同じであることに留意されたい。

【0074】

前述の説明に基づいて、１つの電力分配器／電力合成器５と少なくとも２つのＲＦＩＣチップ３との間の少なくとも２つの電力分配線の長さは基本的に等しく、１つのＲＦＩＣチップ３と少なくとも２つのサブアレイとの間の給電ケーブルの長さは基本的に等しい。このようにして、１つの電力分配器／電力合成器５と少なくとも２つのサブアレイとの間の伝送経路の長さは基本的に等しい。したがって、現在の技術と比較して、異なるサブアレイ間の遅延差は明らかに低減され、異なるサブアレイの位相は基本的に同じである。これにより、アンテナアレイの広帯域性能が向上する。

【0075】

図１２に示されるように、各サブアレイは位相中心（Ｐｈａｓｅ Ｃｅｎｔｅｒ）Ｎを有する。例えば、アンテナアレイが少なくとも３つのサブアレイを含む場合、少なくとも３つの位相中心Ｎがある。

【0076】

サブアレイによって放射された電磁波がサブアレイを特定の距離だけ離れた後、電磁波の一定の位相面はほぼ球であり、球の球中心はサブアレイの位相中心であるか、または球中心の周りの領域はサブアレイの位相中心と見なされることに留意されたい。実際には、平面サブアレイの場合、平面サブアレイの位相中心は平面サブアレイの幾何学的中心と一致し、幾何学的中心は、ほぼ球であり、サブアレイによって放射される電磁波の、位相平面の幾何学的中心であると通常考えられ得る。

【0077】

本出願の本実施形態で提供されるアンテナアレイにおける位相中心Ｎの配置は、以下の条件を満たす。

【0078】

１．少なくとも１つの行における複数の位相中心は、同じ直線上に位置しない。

【0079】

図１２に示されるアンテナアレイでは、第１の行の複数の位相中心は直線状に配置されているが、第２の行の複数の位相中心は屈曲線状に配置されている。換言すれば、第２の行の位相中心において、互い違いの現象が発生している。

【0080】

２．少なくとも１つの列における複数の位相中心は、同じ直線上に位置しない。

【0081】

３．少なくとも１つの行における複数の位相中心は、同じ直線上に位置せず、かつ少なくとも１つの列における複数の位相中心は、同じ直線上に位置しない。

【0082】

アンテナアレイの位相中心が前述の条件のいずれか１つを満たすとき、アンテナアレイの位相中心は不規則に配置されると考えられる。

【0083】

位相中心の不規則な配置は、アンテナアレイの走査中にグレーティングローブ（Ｇｒａｔｉｎｇ ｌｏｂｅｓ）のエネルギーがもはやいくつかの角度で重畳されず、複数の角度で分散されるケースを引き起こす可能性がある。したがって、アンテナアレイのグレーティングローブ抑制能力が大幅に改善され得る。

【0084】

図１３は、別のアンテナアレイの構成図である。アンテナアレイは、２つの放射素子１１を有するサブアレイ１Ａを含み、３つの放射素子１１を有するサブアレイ１Ｂをさらに含む。

【0085】

図１４を参照すると、アンテナアレイにおける給電点Ｍはまた、サブアレイの各行における複数のサブアレイの給電点が直線状に配置され、サブアレイの各列における複数のサブアレイの給電点も直線状に配置されるという条件を満たす。このようにして、アンテナアレイの給電点は規則的に配置される。例えば、第１の行の複数のサブアレイの給電点と、第１の行に隣接する第２の行の複数のサブアレイの給電点とが直線状に配置される。第１の列の複数のサブアレイの給電点と、第１の列に隣接する第２の列の複数のサブアレイの給電点も直線状に配置されている。

【0086】

図１５および図１６に示されるように、第５のＲＦＩＣチップ３５は、６つの無線周波数送受信チャネルを有するＲＦＩＣチップである。第５のＲＦＩＣチップ３５は、サブアレイ１Ｂ１、サブアレイ１Ｂ２、サブアレイ１Ｂ３、サブアレイ１Ｂ４、サブアレイ１Ｂ５、およびサブアレイ１Ｂ６に接続されている。具体的には、第５のＲＦＩＣチップ３５の第１の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５９を介してサブアレイ１Ｂ１と相互接続される。第５のＲＦＩＣチップ３５の第２の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５１０を介してサブアレイ１Ｂ２と相互接続される。第５のＲＦＩＣチップ３５の第３の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５１１を介してサブアレイ１Ｂ３と相互接続される。第５のＲＦＩＣチップ３５の第４の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５１２を介してサブアレイ１Ｂ４と相互接続される。第５のＲＦＩＣチップ３５の第５の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５１３を介してサブアレイ１Ｂ５と相互接続される。第５のＲＦＩＣチップ３５の第６の無線周波数送受信チャネルは、給電ケーブル０５１４を介してサブアレイ１Ｂ６と相互接続される。

【0087】

図１６から、給電ケーブル０５９から給電ケーブル０５１４までの長さは基本的に等しいことが分かる。給電ケーブルの長さが等しい場合、アンテナアレイの広帯域性能を向上させるために、サブアレイ１Ｂ１、サブアレイ１Ｂ２、サブアレイ１Ｂ３、サブアレイ１Ｂ４、サブアレイ１Ｂ５、およびサブアレイ１Ｂ６の位相は基本的に同じであってもよい。

【0088】

図１７は、４つのＲＦＩＣチップと電力分配器／電力合成器５との間の接続関係を示している。４つのＲＦＩＣチップは、それぞれ、第５のＲＦＩＣチップ３５、第６のＲＦＩＣチップ３６、第７のＲＦＩＣチップ３７、および第８のＲＦＩＣチップ３８である。

【0089】

図１７から、第５のＲＦＩＣチップ３５、第６のＲＦＩＣチップ３６、第７のＲＦＩＣチップ３７、および第８のＲＦＩＣチップ３８は規則的に配置され、電力分配器／電力合成器と４つのＲＦＩＣチップとの間の電力分配線の長さは基本的に等しいことが分かる。

【0090】

図１８に示されるように、アンテナアレイの位相中心Ｎは不規則に配置されている。例えば、第１の行の複数のサブアレイの位相中心は屈曲線を形成し、第２の行の複数のサブアレイの位相中心も屈曲線を形成する。このように、位相中心の不規則な配置は、アンテナアレイの走査中にグレーティングローブのエネルギーがもはやいくつかの角度で重畳されず、複数の角度で分散されるケースを引き起こす可能性がある。したがって、アンテナアレイのグレーティングローブ抑制能力が大幅に改善され得る。

【0091】

図１９は、本出願によるアンテナアレイおよび既存のアンテナアレイのグレーティングローブ抑制の曲線の比較図である。曲線（１）は、本出願の本実施形態で提供されるアンテナアレイがＹ軸（垂直次元）に沿って走査されるときに得られるグレーティングローブ抑制の曲線であり、曲線（２）は、現在の技術においてアンテナアレイがＹ軸（垂直次元）に沿って走査されるときに得られるグレーティングローブ抑制の曲線である。曲線（１）および曲線（２）から、－２０°～２０°の垂直走査角の範囲では、本出願におけるグレーティングローブ抑制は、既存のグレーティングローブ抑制より明らかに高いことが明らかに分かる。

【0092】

図２０は、本出願によるアンテナアレイおよび既存のアンテナアレイの垂直走査エンベロープ利得の曲線の比較図である。この図において、曲線（１１）は、本出願において提供されるアンテナアレイのＹ軸（垂直次元）に沿ったビーム走査パターンのエンベロープ利得曲線であり、曲線（１２）は、既存のアンテナアレイのＹ軸（垂直次元）に沿ったビーム走査パターンのエンベロープ利得曲線である。本出願におけるアンテナアレイの利得は、－３０°～－１０°の範囲および１０°～３０°の範囲の両方において既存のアンテナアレイの利得よりも良好であるが、利得は基本的に－１０°～１０°の範囲で同等であることが分かる。加えて、ビーム走査能力は、１０ ｄＢグレーティングローブ抑制によって定義される。図２１を参照されたい。既存のアンテナアレイ走査能力は、－１０°～１０°の範囲である。本出願では、走査能力は±２０°より大きい範囲にあり、実際の能力は約±３０°に達する可能性がある。図２０では、一例としてＹ方向のビーム走査が用いられているが、Ｘ方向についても同様の技術的効果がある。

【0093】

任意選択の実装形態では、放射素子は、グリッド内に均等に分配されることに限定されない。具体的には、図２１に示されるように、同一列に、放射素子１１ａ、放射素子１１ｂ、放射素子１１ｃが順に配置されている。隣接する放射素子１１ａ、１１ｂ間の間隔はｄ１であり、隣接する放射素子１１ｂ、１１ｃ間の間隔はｄ２である。ここで、ｄ１とｄ２は同じであってもよく、あるいは、ｄ１とｄ２との差の絶対値は、アンテナアレイの周波数帯域に対応する波長の１／４以下であってもよい。

【0094】

任意選択の実装形態では、第１の方向における複数のサブアレイの給電点は、特定の程度の互い違いを許容することができ、完全に同じ直線上にあることに限定されない。同様に、第２の方向における複数のサブアレイの給電点は、特定の程度の互い違いを許容することができ、完全に同じ直線上にあることに限定されない。図２１に示されるように、給電点Ｍ１、給電点Ｍ２および給電点Ｍ３は、第１の方向に配列されており、給電点Ｍ２および給電点Ｍ３は、互い違いになっており、互い違いの距離ｄ３は、アンテナアレイの周波数帯域に対応する波長の１／４以下である。２つの隣接する給電点が互い違いになっており、互い違いの距離がアンテナアレイの周波数帯域に対応する波長の１／４以下ある場合、等しい長さの給電ケーブルおよび等しい分割線の設計に対する影響は非常に小さく、アンテナアレイの広帯域性能は依然として改善されることができる。

【0095】

上述のように、アンテナアレイでは、給電点が不規則に配置されている。換言すれば、同一タイプのサブアレイでは、給電点に関して複数のケースが存在する。以下では、一実施形態を使用して、不規則な配置を実施するために給電点を設定する具体的な方法について説明する。

【0096】

図２２は、１つのみの放射素子１１を含むサブアレイを示す。サブアレイにおいて、給電点Ｍは放射素子１１の横に位置する。

【0097】

図２３ａ、図２３ｂ、および図２３ｃはそれぞれ、２つの放射素子を含むサブアレイにおける給電点の配置方法を示す。２つの放射素子はそれぞれ、第１の放射素子１１１および第２の放射素子１１２である。

【0098】

第１の配置方法：図２３ａを参照されたい。給電点Ｍは、第１の放射素子１１１と第２の放射素子１１２との間に位置する。

【0099】

第２の配置方法：図２３ｂを参照されたい。給電点Ｍは、第１の放射素子１１１の、第２の放射素子１１２から離れた側に位置する。

【0100】

第３の配置方法：図２３ｃを参照されたい。給電点Ｍは、第２の放射素子１１２の、第１の放射素子１１１から離れた側に位置する。

【0101】

加えて、給電点Ｍは、代替的に、第１の放射素子１１１の下方または第２の放射素子１１２の下方にあってもよい。

【0102】

確かに、アンテナアレイが２つの放射素子を有するサブアレイを含む場合、給電点は、前述の配置位置を含むが、これらの配置位置に限定されない。

【0103】

図２４ａ、図２４ｂ、図２４ｃ、および図２４ｄはそれぞれ、３つの放射素子を含むサブアレイにおける給電点の配置方法を示す。３つの放射素子はそれぞれ、第１の放射素子１１１、第２の放射素子１１２、および第３の放射素子である。

【0104】

第１の配置方法：図２４ａを参照されたい。給電点Ｍは、第１の放射素子１１１の、第２の放射素子１１２から離れた側に位置する。

【0105】

第２の配置方法：図２４ｂを参照されたい。給電点Ｍは、第１の放射素子１１１と第２の放射素子１１２との間に位置する。

【0106】

第３の配置方法：図２４ｃを参照されたい。給電点Ｍは、第２の放射素子１１２と第３の放射素子１１３との間に位置する。

【0107】

第４の配置方法：図２４ｄを参照されたい。給電点Ｍは、第３の放射素子１１３の、第２の放射素子１１２から離れた側に位置する。

【0108】

加えて、給電点Ｍは、代替的に、第１の放射素子１１１の下方、第２の放射素子１１２の下方、または第３の放射素子１１３の下方にあってもよい。

【0109】

同様に、アンテナアレイが３つの放射素子を有するサブアレイを含む場合、給電点は、前述の配置位置を含むが、これらの配置位置に限定されない。

【0110】

アンテナアレイがより多くの放射素子を有するサブアレイを含む場合、給電点Ｍの具体的な配置方法は前述の配置例と同様である。

【0111】

アンテナアレイが少なくとも２つの放射素子を有するサブアレイを含むとき、給電点は、２つの隣接する放射素子の間に位置するか、または給電点は、端部の放射素子の、残りの放射素子から離れた側に位置するか、または給電点は、サブアレイ内のすべての放射素子の下方に位置すると理解されてもよい。

【0112】

位相中心の不規則な配置および給電点の規則的な配置を実施するために、いくつかの行およびいくつかの列における２つの隣接するサブアレイの間に空きグリッドがある。図１４に示されるように、ダミー素子（Ｄｕｍｍｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ）２が空きグリッドに配置される。ダミー素子は、非給電放射素子である。

【0113】

ダミー素子を配置することにより、アンテナアレイのすべてのサブアレイの周囲環境を一致させることができ、その結果、すべてのサブアレイのパターンが基本的に一致し、最終的に、アンテナアレイの通信能力が改善される。

【0114】

本出願で提供されるアンテナアレイによって形成される二次元形状は、図７および図１３において提供される矩形アレイであってもよく、または図２５に示される円に近い形状であってもよく、または多角形（例えば、図２６に示される六角形）であってもよい。

【0115】

本明細書の説明では、説明された特定の特徴、構造、材料、または特性は、実施形態または実施例のうちの任意の１つ以上において、適切な方法で組み合わされてもよい。

【0116】

本明細書の説明において、「複数の」とは「２つ以上の」を意味する。例えば、「複数のサブアレイ」は３つ以上のサブアレイを含むことができ、「複数の無線周波数送受信チャネル」は２つ以上の無線周波数送受信チャネルを含むことができ、「複数のＲＦＩＣチップ」は２つ以上のＲＦＩＣチップを含むことができる、などである。

【0117】

前述の説明は、本発明の具体的な実装形態にすぎず、本発明の保護範囲を限定することは意図されていない。本発明に開示されている技術的範囲内で当業者によって容易に考え出されるいかなる変形または置換も、本発明の保護範囲内にあるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

【符号の説明】

【0118】

０１ 第１のＲＦＩＣチップ
０２ 第２のＲＦＩＣチップ
０３ 第３のＲＦＩＣチップ
０４ 第４のＲＦＩＣチップ
０５ 給電ケーブル
１ アンテナアレイ
１Ａ サブアレイ
１Ｂ サブアレイ
１１ 放射素子
１１１ 第１の放射素子
１１２ 第２の放射素子
１１３ 第３の放射素子
Ｍ 給電点
Ｎ 位相中心
２ ダミー素子
３ ＲＦＩＣチップ
３１ 第１のＲＦＩＣチップ
３２ 第２のＲＦＩＣチップ
３３ 第３のＲＦＩＣチップ
３４ 第４のＲＦＩＣチップ
３５ 第５のＲＦＩＣチップ
３６ 第６のＲＦＩＣチップ
３７ 第７のＲＦＩＣチップ
３８ 第８のＲＦＩＣチップ
４ 回路ベアリング板
５ 電力分配器／電力合成器
６ プリント回路板
７ チャネル
８ ヒートシンク
９ 電力分配線
１０ 接続構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23a】

【図23b】

【図23c】

【図24a】

【図24b】

【図24c】

【図24d】

【図25】

【図26】