特許 5964364 スイッチト寄生素子を備えた操縦性ビームアンテナを使用するビーム操縦のための方法および装置

(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】5964364

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】スイッチト寄生素子を備えた操縦性ビームアンテナを使用するビーム操縦のための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/44 20060101AFI20160721BHJP

   H01Q 19/30 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H01Q3/44

   H01Q19/30

【請求項の数】21

【外国語出願】

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2014-138973(P2014-138973)

(22)【出願日】2014年7月4日

(62)【分割の表示】特願2012-532379(P2012-532379)の分割

【原出願日】2010年10月1日

(65)【公開番号】特開2014-222913(P2014-222913A)

(43)【公開日】2014年11月27日

【審査請求日】2014年8月4日

(31)【優先権主張番号】12/571,667

(32)【優先日】2009年10月1日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】595020643

【氏名又は名称】クゥアルコム・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】ノアム・リブネ

(72)【発明者】

【氏名】ラファエル・カトスナー

(72)【発明者】

【氏名】アーネスト・ティー．・オザキ

(72)【発明者】

【氏名】ベレド・バー・ブラチャ

(72)【発明者】

【氏名】モハンマド・エー．・タッソウドジ

【審査官】 岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０９４６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２７５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０３６３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０５２６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１２７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０２５３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５８５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１０５１２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１５８７９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１５２８９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナであって、
第１の平面円形構造と；
前記第１の平面円形構造の中心に位置する放射素子と；
前記放射素子の周りに、前記第１の平面円形構造の輪郭上に位置する１つまたは複数の第１の寄生素子と、なお、前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記放射素子と並行方向に位置合わせされ、前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記第１の平面円形構造から突き出ている；
１つまたは複数の第１のスイッチと、なお、前記１つまたは複数の第１のスイッチの各第１のスイッチは、前記１つまたは複数の第１の寄生素子の対応する寄生素子をグラウンドから分離しており、前記第１のスイッチの各々は、前記対応する寄生素子をグラウンドから選択的に切断するように構成される；
を具備し、
前記対応する寄生素子は、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドとを接続するときに、反射器として機能して１８０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記寄生素子をグラウンドから切断するときに、導波器として機能して０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドの間にリアクティブ負荷を接続するときに、１８０度または０度以外の位相で電磁エネルギを反射し、
前記１つまたは複数の第１のスイッチは、個別の数の切替可能なビームを生成するために、前記１つまたは複数の第１の寄生素子のサブセットを前記グラウンドから選択的に切断することによって、３６０度の方位角にわたる前記アンテナのアクティブビーム操縦制御を可能にする、アンテナ。

【請求項2】

前記対応する寄生素子は、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子と、リアクティブ負荷と、グラウンドとを接続するときに、位相差を有する反射器として機能する、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項3】

前記アンテナは、ダイポールアンテナであり、前記第１の平面円形構造は、非導電材料を含み、前記放射素子および前記１つまたは複数の第１の寄生素子の各々は、両方向において、前記第１の平面円形構造から垂直に突き出ている、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項4】

前記アンテナは、モノポールアンテナであり、前記第１の平面円形構造は、グラウンドに結合された導電材料を含み、前記放射素子および前記１つまたは複数の第１の寄生素子の各々は、１つの方向において、前記第１の平面円形構造から垂直に突き出ている、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項5】

前記第１の平面円形構造に垂直に積み重ねられた第２の平面円形構造と、なお、前記第１の平面円形構造から突き出ている前記１つまたは複数の第１の寄生素子の数と同数の１つまたは複数の第２の寄生素子が、前記第２の平面円形構造から突き出ている；
１つまたは複数の第２のスイッチと、なお、各第２のスイッチは、前記１つまたは複数の第１のスイッチの特定の第１のスイッチに対応し、前記１つまたは複数の第２の寄生素子の対応する第２の寄生素子をグラウンドから選択的に分離し、前記特定の第１のスイッチと同様の構成を有する；
をさらに具備する、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項6】

前記アンテナは、電磁信号を送信することおよび電磁信号を受信することが可能である、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項7】

前記アンテナは、前記放射素子の単一のポートにおいて供給される、請求項１に記載のアンテナ。

【請求項8】

前記第１の平面円形構造および前記第２の平面円形構造は、主放射ビームの仰角の制御を可能にする、素子間の調整可能な位相差を有するフェーズドアレイの前記素子として供給される、請求項５に記載のアンテナ。

【請求項9】

平面円形構造を備えるアンテナにおいて、１つまたは複数のスイッチの第１のスイッチを使用して、前記アンテナの１つまたは複数の寄生素子の特定の寄生素子を、リアクティブ負荷およびグラウンドに選択的に接続することを具備し、
前記１つまたは複数のスイッチの各スイッチは、前記１つまたは複数の寄生素子の対応する寄生素子をグラウンドから分離し、
前記１つまたは複数の寄生素子は、前記アンテナの放射素子の周りに、前記平面円形構造の輪郭上に位置し、
前記放射素子は、前記アンテナの前記平面円形構造の中心に位置し、
前記１つまたは複数の寄生素子は、前記放射素子と並行方向に位置合わせされ、
前記１つまたは複数の寄生素子は、前記平面円形構造から突き出ており、
前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子と、グラウンドと、前記リアクティブ負荷とが接続されるときに、位相差を有する反射器として機能し、
前記対応する寄生素子は、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドとを接続するときに、反射器として機能して１８０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記寄生素子をグラウンドから切断するときに、導波器として機能して０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドの間にリアクティブ負荷を接続するときに、１８０度または０度以外の位相で電磁エネルギを反射し、
前記１つまたは複数の第１のスイッチは、個別の数の切替可能なビームを生成するために、前記１つまたは複数の第１の寄生素子のサブセットを前記グラウンドから選択的に切断することによって、３６０度の方位角にわたる前記アンテナのアクティブビーム操縦制御を可能にする、方法。

【請求項10】

前記第１のスイッチを使用して、前記特定の寄生素子をグラウンドに選択的に接続することと、前記特定の寄生素子を前記リアクティブ負荷から選択的に切断することをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子がグラウンドに接続され、前記特定の寄生素子が前記リアクティブ負荷から切断されるときに、位相差を有さない反射器として機能する、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１のスイッチを使用して、前記特定の寄生素子をグラウンドから選択的に切断することと、前記特定の寄生素子を前記リアクティブ負荷から切断することとをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子がグラウンドから切断され、前記特定の寄生素子が前記リアクティブ負荷から切断されるときに、導波器として機能する、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

コンピュータ実行可能命令が記録されたコンピュータ可読な記録媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
第１の平面円形構造を備えるアンテナにおいて、前記アンテナの１つまたは複数の第１のスイッチの特定のスイッチを使用して、前記アンテナの１つまたは複数の第１の寄生素子の特定の寄生素子を、グラウンドから選択的に切断させるコンピュータ可読な記録媒体であり、
前記１つまたは複数の第１のスイッチの各第１のスイッチは、前記１つまたは複数の第１の寄生素子の対応する寄生素子をグラウンドから分離し、
前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記アンテナの放射素子の周りに、前記第１の平面円形構造の輪郭上に位置し、
前記放射素子は、前記アンテナの前記第１の平面円形構造の中心に位置し、
前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記放射素子と並行方向に位置合わせされ、
前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記第１の平面円形構造から突き出ており、
第２の平面円形構造は、前記第１の平面円形構造に垂直に積み重ねられており、
前記第１の平面円形構造から突き出ている前記１つまたは複数の第１の寄生素子の数と同数の１つまたは複数の第２の寄生素子が、前記第２の平面円形構造から突き出ており、
１つまたは複数の第２のスイッチの各第２のスイッチは、前記１つまたは複数の第１のスイッチの特定の第１のスイッチに対応し、前記１つまたは複数の第２の寄生素子の対応する第２の寄生素子をグラウンドから分離し、特定の第１のスイッチと同様の構成を有し、
前記対応する寄生素子は、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドとを接続するときに、反射器として機能して１８０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記寄生素子をグラウンドから切断するときに、導波器として機能して０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドの間にリアクティブ負荷を接続するときに、１８０度または０度以外の位相で電磁エネルギを反射し、
前記１つまたは複数の第１のスイッチは、個別の数の切替可能なビームを生成するために、前記１つまたは複数の第１の寄生素子のサブセットを前記グラウンドから選択的に切断することによって、３６０度の方位角にわたる前記アンテナのアクティブビーム操縦制御を可能にする、コンピュータ可読な記録媒体。

【請求項13】

前記第１の円形平面構造および前記第２の円形平面構造は、主放射ビームの仰角の制御を可能にする、前記素子間の調整可能な位相差を有するフェーズドアレイの素子として供給される、請求項１２に記載のコンピュータ可読な記録媒体。

【請求項14】

前記特定のスイッチを使用して、前記特定の寄生素子をグラウンドに選択的に接続することと、前記特定の寄生素子をリアクティブ負荷から選択的に切断することとをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子がグラウンドに接続され、前記特定の寄生素子が前記リアクティブ負荷から切断されるときに、位相差を有さない反射器として機能する、請求項１２に記載のコンピュータ可読な記録媒体。

【請求項15】

前記特定のスイッチを使用して、前記特定の寄生素子を前記リアクティブ負荷から切断することをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子がグラウンドから切断され、前記特定の寄生素子が前記リアクティブ負荷から切断されるときに、導波器として機能する、請求項１２に記載のコンピュータ可読な記録媒体。

【請求項16】

前記特定のスイッチを使用して、前記特定の寄生素子をグラウンドに選択的に接続することと、前記特定の寄生素子をリアクティブ負荷に接続することとをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子と、グラウンドと、前記リアクティブ負荷とが接続されるときに、位相差を有する反射器として機能する、請求項１２に記載のコンピュータ可読な記録媒体。

【請求項17】

第１の平面円形構造を備えるアンテナにおいて、前記アンテナの１つまたは複数の第１のスイッチの特定のスイッチを使用して、前記アンテナの１つまたは複数の第１の寄生素子の特定の寄生素子を、グラウンドから選択的に切断するための手段を具備し、
前記１つまたは複数の第１のスイッチの各第１のスイッチは、前記１つまたは複数の第１の寄生素子の対応する寄生素子をグラウンドから分離し、
前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記アンテナの放射素子の周りに、前記第１の平面円形構造輪郭上に位置し、
前記放射素子は、前記アンテナの第１の平面円形構造の中心に位置し、
前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記放射素子と並行方向に位置合わせされ、
前記１つまたは複数の第１の寄生素子は、前記第１の平面円形構造から突き出ており、
第２の平面円形構造は、前記第１の平面円形構造に垂直に積み重ねられており、
前記第１の平面円形構造から突き出ている前記１つまたは複数の第１の寄生素子の数と同数の１つまたは複数の第２の寄生素子が、前記第２の平面円形構造から突き出ており、
１つまたは複数の第２のスイッチの各第２のスイッチは、前記１つまたは複数の第１のスイッチの特定の第１のスイッチに対応し、前記１つまたは複数の第２の寄生素子の対応する第２の寄生素子をグラウンドから分離し、前記特定の第１のスイッチと同様の構成を有し、
前記対応する寄生素子は、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドとを接続するときに、反射器として機能して１８０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記寄生素子をグラウンドから切断するときに、導波器として機能して０度の位相で電磁エネルギを反射し、前記第１のスイッチが前記対応する寄生素子とグラウンドの間にリアクティブ負荷を接続するときに、１８０度または０度以外の位相で電磁エネルギを反射し、
前記１つまたは複数の第１のスイッチは、個別の数の切替可能なビームを生成するために、前記１つまたは複数の第１の寄生素子のサブセットを前記グラウンドから選択的に切断することによって、３６０度の方位角にわたる前記アンテナのアクティブビーム操縦制御を可能にする、装置。

【請求項18】

前記第１の円形平面構造および前記第２の円形平面構造は、主放射ビームの仰角の制御を可能にする、前記素子間の調整可能な位相差を有するフェーズドアレイの素子として供給される、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記特定のスイッチを使用して、前記特定の寄生素子をグラウンドに選択的に接続することと、前記特定の寄生素子を前記リアクティブ負荷から選択的に切断することとをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子がグラウンドに接続され、前記特定の寄生素子が前記リアクティブ負荷から切断されるときに、位相差を有さない反射器として機能する、請求項１７に記載の装置。

【請求項20】

前記特定のスイッチを使用して、前記特定の寄生素子をリアクティブ負荷から選択的に切断することをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子がグラウンドから切断され、前記特定の寄生素子が前記リアクティブ負荷から切断されるときに、導波器として機能する、請求項１７に記載の装置。

【請求項21】

前記特定のスイッチを使用して前記特定の寄生素子をグラウンドに選択的に接続することと、前記特定の寄生素子をリアクティブ負荷に選択的に接続することとをさらに具備し、前記特定の寄生素子は、前記特定の寄生素子と、グラウンドと、前記リアクティブ負荷が接続されるときに、位相差を有する反射器として機能する、請求項１７に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般的には通信システムに関する。より具体的には、本開示は、スイッチト寄生素子（parasitic element）を備えた操縦性ビームアンテナのための方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

６０ＧＨｚの周波数帯域上で高いデータレートを送信することは、相当なアンテナ利得と同様に、エンドポイント・デバイスのオリエンテーション（orientation）における柔軟性を必要とする。この目的のために、多様な移相器を備えた２次元アレイが、従来使用されてきた。しかしながら、これらの解決策と関連づけられる主な欠点は、２次元アレイのアーキテクチャに組み込まれる潜在的に多数の移相器に起因する、高い複雑さとコストである。

【0003】

加えて、移相器は信号の伝送路（line）に配置されるので、高い無線周波数（ＲＦ）損失が発生しうる。このような損失は、使用される無線通信デバイスのデータレートおよび送信距離を低減させうる。さらに、多様な移相器を使用する２次元アレイは、方位角および仰角のプレーン（planes）の両方において、制限された角度のカバレッジを有しうる。

【発明の概要】

【0004】

アンテナが、説明される。アンテナは、平面円形構造を含む。アンテナはまた、平面円形構造の中心に位置する放射素子を含む。アンテナはまた、放射素子の周りに、輪郭上に位置する１つまたは複数の寄生素子を含む。１つまたは複数の寄生素子は、放射素子と並行方向に位置合わせ（aligned）される。１つまたは複数の寄生素子は、平面円形構造から突き出ている。寄生素子の各々は、受動回路の一部としてのリアクティブ負荷（reactive load）によってローディングされる（loaded）。アンテナはまた、マルチプル投スイッチ（multiple throw switches）を含む。マルチプル投スイッチは、グラウンドおよび／または１つまたは複数のリアクティブ負荷から、寄生素子の各々を分離しうる。スイッチの第１のポジションでは、寄生素子とグラウンドとの間のショートが作成されうる。スイッチの第２のポジションでは、寄生素子とグラウンドとの間の開回路が作成されうる。スイッチはまた、寄生素子と、リアクティブ負荷と、グラウンドとの間に閉回路を作成しうる。例えば、スイッチは、寄生素子と、集中または分散されたリアクティブ負荷との間に閉回路を作成しうる。このスイッチのポジションは、寄生素子とグラウンドとの間の１つまたは複数のリアクティブ負荷に、寄生素子を接続しうる。１つより多くのリアクティブ負荷が含まれている場合、各リアクティブ負荷は、異なる値を有しうる。

【0005】

任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされる（shorted to ground）ときに、反射器として機能しうる。寄生素子が反射器として機能するとき、寄生素子は、１８０度の位相で電磁エネルギーを反射しうる。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが開いているときに、導波器として機能しうる。寄生素子が導波器として機能するとき、寄生素子は、０度の位相で電磁エネルギーを反射しうる。任意の１つまたは複数の寄生素子は、スイッチが寄生素子とグラウンドとの間にリアクティブ負荷を接続するときに、１８０度または０度以外の位相で電磁エネルギーを反射しうる。１つまたは複数のリアクティブ負荷を用いることで、アンテナの放射パターンの制御において、より高い柔軟性が達成されうる。

【0006】

１つの構成では、アンテナは、ダイポールアンテナでありうる。平面円形構造は、非導電材料でありうる。放射素子および各々の寄生素子は、両方向において、平面円形構造から垂直に突き出ることができる。

【0007】

別の構成では、アンテナは、モノポールアンテナでありうる。平面円形構造は、グラウンドに結合された導電材料でありうる。放射素子および各々の寄生素子は、１つの方向において、平面円形構造から垂直に突き出ることができる。この構成では、寄生素子におけるスイッチは、ダイポールの２つのモノポール間にありうる。

【0008】

３６０度の方位角にわたるアンテナのアクティブビーム操縦制御は、寄生素子とグラウンドとの間の、開いたスイッチ、閉じたスイッチ、およびリアクティブ負荷を接続するスイッチの構成を変更することによって達成されうる。アクティブビーム操縦制御は、個別（discrete)の数の切替可能なビームを生成しうる。

【0009】

アンテナはまた、アンテナに垂直に積み重ねられた１つまたは複数の同様のアンテナを含みうる。同様のアンテナは、アンテナと同数の寄生素子を有しうる。同様のアンテナの各々は、アンテナと同じ、寄生素子とグラウンドとの間の開いたスイッチおよび閉じたスイッチの構成を有しうる。アンテナは、電磁信号を送信することおよび電磁信号を受信することが可能でありうる。アンテナは、放射素子の単一のポートにおいて供給（fed)されうる。アンテナは、パワー分割回路を有していないことがありうる。積み重ねられたアンテナは、素子間の調整可能な位相差を有するフェーズドアレイの素子として供給されることができ、主放射ビームの仰角（elevation angle）の制御を可能にしている。

【0010】

ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスがまた、説明される。無線通信デバイスは、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナと、プロセッサと、プロセッサと電子通信状態にあるメモリとを含む。メモリ中に記憶された命令は、リアクティブ負荷によって、各１次元スイッチトビームアンテナ上の１つまたは複数の寄生素子をローディングするために、プロセッサによって実行可能でありうる。１つまたは複数の寄生素子は、反射器として機能するように切替えられうる。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能しうる。反射器として機能していない寄生素子は、導波器として機能するように切替えられうる。任意の寄生素子は、寄生素子とグラウンドの間のスイッチが開いていて、いずれのリアクティブ負荷も寄生素子に接続されていないときに、導波器として機能しうる。

【0011】

送信信号ストリームは、ビームを形成するために、各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に供給されうる。反射器および導波器として機能している寄生素子の構成は、３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために調整されうる。２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に供給される各送信信号ストリーム間の位相差は、仰角において、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために調整されうる。

【0012】

各１次元スイッチトビームアンテナは、平面円形構造を含みうる。各１次元スイッチトビームアンテナはまた、平面円形構造の中心に位置する放射素子を含みうる。各１次元スイッチトビームアンテナは、放射素子の周りに、輪郭上に位置する１つまたは複数の寄生素子をさらに含むことができ、それらは、放射素子と並行方向に位置合わせされる。寄生素子は、平面円形構造から突き出ることができ、また、寄生素子の各々は、受動回路の一部としてのリアクティブ負荷によって、負荷をかけられることができる。各１次元スイッチトビームアンテナはまた、グラウンドから１つまたは複数の寄生素子の各々を分離しているスイッチを含みうる。閉じたスイッチは、寄生素子とグラウンドとの間にショートを作成することができ、また、開いたスイッチは、寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成することができる。スイッチはまた、寄生素子とリアクティブ負荷との間に閉回路を作成しうる。例えば、スイッチは、寄生素子と、集中または分散されたリアクティブ負荷との間に閉回路を作成しうる。

【0013】

垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの各々は、反射器として機能している寄生素子および導波器として機能している寄生素子の同じ構成を使用しうる。信号ストリームは、ビームを形成するために、各１次元スイッチトビームアンテナの各放射素子に供給されうる。信号ストリーム間の位相差は、ビームの仰角を操縦し、仰角においてビームの放射パターンを制御しうる。

【0014】

ビーム操縦のための方法が、説明される。１つまたは複数の寄生素子は、リアクティブ負荷によって、１次元スイッチトビームアンテナ上にローディングされる。１つまたは複数の寄生素子は、反射器として機能するように切替えられる。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する。反射器として機能していない寄生素子は、導波器として機能するように切替えられる。任意の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが開いているときに、導波器として機能する。反射器および導波器として機能している寄生素子は、３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために調整される。

【0015】

２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナは、垂直に積み重ねられうる。送信信号ストリームは、ビームを形成するために、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に供給されうる。送信信号ストリーム間の位相差は、ビームの仰角を操縦し、ビームのパターンを制御しうる。

【0016】

送信信号ストリームは、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に供給されうる。垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に供給される送信信号ストリーム間の位相差は、仰角において、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために調整されうる。垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの各々は、反射器として機能している寄生素子および導波器として機能している寄生素子の同じ構成を使用しうる。２次元アンテナの信号は、デジタルで組み合わせられうる。

【0017】

ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスがまた、説明される。無線通信デバイスは、リアクティブ負荷によって、１次元スイッチトビームアンテナ上の１つまたは複数の寄生素子をローディングするための手段を含む。無線通信デバイスはまた、反射器として機能するように、１つまたは複数の寄生素子を切替えるための手段を含む。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する。無線通信デバイスは、反射器として機能していない寄生素子を導波器として機能するように切替えるための手段をさらに含む。任意の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが開いているときに、導波器として機能する。スイッチはまた、寄生素子とリアクティブ負荷との間に閉回路を作成しうる。例えば、スイッチは、寄生素子と、集中または分散されたリアクティブ負荷との間に閉回路を作成しうる。

【0018】

無線通信デバイスはまた、垂直フェーズドアレイを形成するために、２つ以上の１次元ビームアンテナを垂直に積み重ねるための手段を含む。無線通信デバイスは、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に、送信信号ストリームを供給するための手段をさらに含む。無線通信デバイスはまた、３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している寄生素子の構成を調整するための手段を含む。無線通信デバイスは、仰角において、２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、垂直フェーズドアレイを形成する２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナに供給される送信信号ストリーム間の位相差を調整するための手段をさらに含む。

【0019】

無線通信デバイスはまた、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの各々から受信される信号を組み合わせ、処理するための手段を含む。無線通信デバイスは、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの各々によって送信される信号を分割し、処理するための手段をさらに含む。

【0020】

ビーム操縦のためのコンピュータ可読媒体が、説明される。コンピュータ可読媒体は、その上に命令を含む。命令は、リアクティブ負荷を用いて、１次元スイッチトビームアンテナ上の１つまたは複数の寄生素子に負荷をかけるためと、１つまたは複数の寄生素子を、反射器として機能するように切替えるためのものである。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する。命令は、さらに、反射器として機能していない寄生素子を導波器として機能するように切替えるためのものである。任意の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが開いているときに、導波器として機能する。

【0021】

命令はまた、２つ以上の垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に送信信号ストリームを供給するためのものである。命令は、３６０度の方位角にわたって各垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している寄生素子の構成を調整するためのものである。命令はまた、仰角において、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、２つ以上の垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に供給される送信信号ストリーム間の位相差を調整するためのものである。

【0022】

ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスが、説明される。無線通信デバイスは、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナと、プロセッサと、プロセッサと電子通信状態にあるメモリとを含む。メモリ中に記憶された命令は、リアクティブ負荷を用いて、各１次元スイッチトビームアンテナ上の１つまたは複数の寄生素子に負荷をかけるために、プロセッサによって実行可能である。１つまたは複数の寄生素子は、反射器として機能するように切替えられる。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する。

【0023】

反射器として機能していない寄生素子は、導波器として機能するように切替えられる。任意の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが開いているときに、導波器として機能する。送信信号ストリームは、各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子から受信される。反射器および導波器として機能している寄生素子の構成は、３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために調整される。２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子によって受信される各送信信号ストリーム間の位相差は、仰角において、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために調整される。

【0024】

各１次元スイッチトビームアンテナは、平面円形構造と、平面円形構造の中心に位置する放射素子と、放射素子の周りに、輪郭上に位置する１つまたは複数の寄生素子を含みうる。寄生素子は、放射素子と並行方向に位置合わせされうる。寄生素子は、平面円形構造から突き出ることができる。寄生素子の各々は、受動回路の一部としてのリアクティブ負荷によって、負荷をかけられうる。各１次元スイッチトビームアンテナはまた、グラウンドから１つまたは複数の寄生素子の各々を分離する複数のスイッチを含みうる。閉じたスイッチは、寄生素子とグラウンドとの間にショートを作成することができ、また、開いたスイッチは、寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成するか、あるいはリアクティブ負荷が切替えられる（switched in)ことを可能にすることができる。垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの各々は、反射器として機能している寄生素子および導波器として機能している寄生素子の同じ構成を使用しうる。

【0025】

ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスがまた、説明される。無線通信デバイスは、リアクティブ負荷を用いて、各１次元スイッチトビームアンテナ上の１つまたは複数の寄生素子に負荷をかけるための手段を含む。無線通信デバイスはまた、１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替えるための手段を含む。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する。無線通信デバイスは、反射器として機能していない寄生素子を導波器として機能するように切替えるための手段をさらに含む。任意の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが開いていて、いずれのリアクティブ負荷も寄生素子に接続されていないときに、導波器として機能する。無線通信デバイスはまた、各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子から送信信号ストリームを受信するための手段を含む。無線通信デバイスは、３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している寄生素子の構成を調整するための手段をさらに含む。無線通信デバイスはまた、仰角において、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子によって受信される各送信信号ストリーム間の位相差を調整するための手段を含む。

【0026】

無線通信デバイスは、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの各々から受信される信号を組み合わせ、処理するための手段を含みうる。

【0027】

ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスが、説明される。無線通信デバイスは、リアクティブ負荷を用いて、各１次元スイッチトビームアンテナ上の１つまたは複数の寄生素子に負荷をかけるためのコンピュータ実行可能命令を含む。無線通信デバイスはまた、１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替えるためのコンピュータ実行可能命令を含む。任意の１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが閉じていて、寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する。無線通信デバイスは、反射器として機能していない寄生素子を導波器として機能するように切替えるためのコンピュータ実行可能命令をさらに含む。任意の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが開いているときに、導波器として機能する。無線通信デバイスはまた、各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子から送信信号ストリームを受信するためのコンピュータ実行可能命令を含む。無線通信デバイスは、３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している寄生素子の構成を調整するためのコンピュータ実行可能命令をさらに含む。無線通信デバイスは、仰角において、垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子によって受信される各送信信号ストリーム間の位相差を調整するためのコンピュータ実行可能命令をさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、第１の無線通信デバイスと、第２の無線通信デバイスとを備えた無線通信システムを示す図である。

【図2】図２は、本願の方法および装置で使用するための１次元スイッチトビームアンテナを例示する図である。

【図2A】図２Ａは、寄生素子と、リアクティブ負荷と、グラウンドとの間の切替えを例示する図である。

【図3】図３は、本願の方法および装置で使用するための２次元操縦性ビームアンテナを例示する図である。

【図4】図４は、１次元スイッチトビームアンテナと、受信無線通信デバイスとを備えた無線通信システムを示す図である。

【図5】図５は、受信無線通信デバイスに向けて送信を方向づけている１次元スイッチトビームアンテナを備えた無線通信システムを示す図である。

【図6】図６は、方向づけられた信号送信の経路の外部に移動した受信無線通信デバイスの以前の位置に向けて送信を方向づけている１次元スイッチトビームアンテナを備えた無線通信システムを示す図である。

【図7】図７は、受信無線通信デバイスの新しい位置に向けて送信の方向を調整された１次元スイッチトビームアンテナを備えた無線通信システムを示す図である。

【図8】図８は、Ｍ個−素子（M-element）の垂直フェーズドアレイと、受信無線通信デバイスとを備えた無線通信システムを示す図である。

【図9】図９は、Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイと、最近変更された仰角を有する受信無線通信デバイスとを備えた無線通信システムを示す図である。

【図10】図１０は、１次元スイッチトビームアンテナを使用してビーム操縦するための方法を例示するフロー図である。

【図10A】図１０Ａは、図１０の方法に対応するミーンズ・プラス・ファンクション・ブロック（means-plus-function blocks）を例示する図である。

【図11】図１１は、２次元操縦性ビームアンテナを使用して、方位角において３６０度および仰角においてほぼ１８０度にわたってビーム操縦するための方法を例示するフロー図である。

【図11A】図１１Ａは、図１１の方法に対応するミーンズ・プラス・ファンクション・ブロックを例示する図である。

【図12】図１２は、無線通信デバイス内に含まれうる、ある特定の構成要素を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は、第１の無線通信デバイス１０２ａと、第２の無線通信デバイス１０２ｂとを備えた無線通信システム１００を示す。無線通信デバイス１０２は、無線信号を送信する、無線信号を受信する、あるいはその両方を行うように構成されうる。例えば、第１の無線通信デバイス１０２ａは、第２の無線通信デバイス１０２ｂに、信号ストリーム１０６ａの一部としてデータを送信しうる。第１の無線通信デバイス１０２ａは、第１のアンテナ１０８を使用してデータを送信しうる。

【0030】

アンテナは、信号を送信することおよび信号を受信することの両方のために構成されうる。例えば、第１の無線通信デバイス１０２ａは、信号を送信することおよび受信することの両方のために、第１のアンテナ１０８を使用しうる。第２の無線通信デバイス１０２ｂは、第２のアンテナ１１０を使用して、第１の無線通信デバイス１０２ａから送信された信号を受信しうる。第２の無線通信デバイス１０２ｂは、したがって、第１の無線通信デバイス１０２ａから信号ストリーム１０６ｂを受信しうる。

【0031】

図２は、本願の装置および方法で使用するための１次元スイッチトビームアンテナ２２０を例示する。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、マルチプルの１次元スイッチトビームアンテナ２２０が、それぞれ垂直フェーズドアレイにおける素子として使用されうるように、積み重ね可能なユニットでありうる。垂直フェーズドアレイは、図３に関連してより詳細に述べられる。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、放射素子２１２を含みうる。放射素子２１２は、電磁波の放射および受信が可能でありうる。例えば、放射素子２１２は、金属の薄片、導電性ロッド、またはコイルでありうる。放射素子２１２は、平面円形構造２１６の中心に位置しうる。放射素子２１２は、モノポールまたはダイポールのいずれかでありうる。

【0032】

放射素子２１２が、モノポール型である場合、平面円形構造２１６は、導電性グラウンドプレーンでありうる。例えば、導電性の平面円形構造２１６は、銅またはアルミニウムから作成されうる。放射素子２１２がモノポール型である場合、放射素子２１２は、放射素子２１２から放射される波長の４分の１の距離分、平面円形構造２１６から垂直に突き出ることができる。あるいは、放射素子２１２は、その他の距離分、平面円形構造２１６のから（out of）突き出ることができる。例えば、放射素子２１２が６０ＧＨｚの周波数帯域で信号を放射するように設計されている場合には、信号の波長は、およそ５ｍｍであることができ、また、放射素子２１２は、１．２５ｍｍの距離分、平面円形構造２１６から突き出ることができる。放射素子２１２がダイポール型である場合、平面円形構造２１６は、導電性または非導電性のプレーンでありうる。例えば、非導電性の平面円形構造２１６は、シリコンから形成されうる。放射素子２１２がダイポール型である場合、放射素子２１２は、同じ距離分、平面円形構造２１６の各側面から垂直に突き出ることができるが、この場合の平面構造は、導電材料から作成されていない。あるいは、放射素子２１２がダイポール型である場合、放射素子２１２は、平面円形構造２１６から任意の距離において、片面または両面上に存在しうる。

【0033】

１次元スイッチトビームアンテナ２２０はまた、Ｎ（１つまたは複数）個の寄生素子２１４を含みうる。寄生素子２１４は、放射素子２１２と、同じサイズおよび構造でありうる。あるいは、寄生素子２１４は、放射素子２１２とは異なるサイズでありうる。例えば、放射素子２１２がモノポール型である場合、寄生素子２１４もまたモノポール型でありうる。同様に、放射素子２１２がダイポール型である場合、寄生素子２１４もまたダイポール型でありうる。寄生素子２１４は、放射素子２１２の周りに、輪郭上に位置し、放射素子２１２と並行方向に位置合わせされうる。例えば、寄生素子２１４はまた、平面円形構造２１６から垂直に突き出ることができる。複数の寄生素子２１４は、放射素子２１２から等距離にありうる。あるいは、複数の寄生素子２１４は、異なる距離で、放射素子２１２から離されうる。

【0034】

ここでＮ個と称される寄生素子２１４の数は、奇数か偶数のいずれかになりうる。Ｎ個は、奇数になることが好ましくありうる。寄生素子２１４の各々は、ショート回路、開回路、誘導性負荷および／または容量性負荷などのリアクティブ負荷によって負荷をかけられうる。誘導性負荷または容量性負荷は、分散または集中されうる。リアクティブ負荷は、受動回路でありうる。回路構成は、単純かつ極めて低コストでありうる。回路構成は、各々の負荷がＲＦ信号経路内ではなく、寄生素子２１４上にあるので、低コストでありうる。単純な回路構成は、複雑さを最小限に抑える。寄生素子２１４の各々は、切替え能力を有することができる。例えば、寄生素子２１４は、スイッチ２１８によってグラウンドから分離されうる。スイッチ２１８が開いている、すなわちオフのポジションにあるときに、寄生素子２１４は、導波器として機能しうる。スイッチ２１８が閉じている、すなわちオンのポジションにあるときに、寄生素子２１４は、反射器として機能しうる。

【0035】

寄生素子２１４が反射器として機能していて、１次元スイッチトビームアンテナ２２０が信号２０６を送信しているときに、放射素子２１２から、寄生素子２１４によって受信された電磁信号は、放射素子２１２のもとに向かって反射されうる。反射された電磁信号は、主放射ビームの方向において、放射素子２１２によって放射された電磁信号に同相で（in phase）加えられうる。主放射ビームは、放射パターンの主なまたは最大のローブを指す。放射パターンは、角度の関数としての相対アンテナ利得または電界強度のグラフでありうる。寄生素子２１４が反射器として機能していて、１次元スイッチトビームアンテナ２２０が信号を受信しているときに、放射素子２１２の方向から寄生素子２１４によって受信された電磁信号は、放射素子２１２のもとに向かって反射され、それによって、信号利得を増加させている。さらに、放射素子２１２以外の方向から寄生素子２１４によって受信された電磁信号は、放射素子２１２から離して反射されることができ、それによって、放射素子２１２によって受信される信号雑音を低減させている。あるいは、複数の寄生素子２１４は、反射器として機能しうる。

【0036】

寄生素子２１４が導波器として機能していて、１次元スイッチトビームアンテナ２２０が信号２０６を送信しているときに、放射素子２１２から、寄生素子２１４によって受信される電磁信号は、受信されて再放射されうる。寄生素子２１４から再放射された信号は、主放射ビームの方向において、放射素子２１２から放射された信号に同相で加えられることができ、それによって、全体（total）の送信された信号を増加させる。寄生素子２１４が導波器として機能していて、１次元スイッチトビームアンテナ２２０が信号を受信しているときに、放射素子２１２以外の方向から寄生素子２１４によって受信された電磁信号は、同相で吸収および再放射されることができ、それによって、放射素子２１２によって受信される全体の信号強度を増加させる。

【0037】

寄生素子２１４を、反射器および導波器として機能することの間で切替えることによって、１次元スイッチトビームアンテナ２２０のアクティブな制御が得られうる。例えば、１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、反射器として機能している寄生素子２１４と、導波器として機能している寄生素子２１４との異なる組み合わせを使用して、全３６０度の方位角の範囲にわたるビーム操縦が可能でありうる。１つの構成では、寄生素子２１４のうちの１つは、反射器として機能することができ、また、Ｎ−１個の他の寄生素子２１４は、導波器として機能することができる。寄生素子２１４のリアクティブ負荷がＲＦ信号経路中になく、中心の放射素子２１２は、パワー分割回路なしで、単一のポートによって供給されるので、損失は最小限に抑えられうる。Ｎ個の独立ビームが、Ｎ個の寄生素子２１４に負荷をかけることによって、形成されうる。追加のビームは、Ｎ個の独立ビームの重ね合せ（superposition）によって、または反射器として作動している複数の寄生素子２１４の使用によって、形成されうる。

【0038】

図２Ａは、寄生素子２５４と、リアクティブ負荷２５１と、グラウンドとの間の切替えを例示する。図２Ａの寄生素子２５４は、図２の寄生素子２１４の１つの構成でありうる。各寄生素子２５４ａ、２５４ｂは、スイッチ２５８ａ、２５８ｂに接続されうる。１つの構成では、スイッチ２５８は、マルチプル投スイッチでありうる。例えば、スイッチ２５８は、第１のポジション、第２のポジション、および第３のポジションを有しうる。スイッチ２５８は、寄生素子２５４ａ、２５４ｂの接続を、第１のポジションでは、寄生素子２５４ａ、２５４ｂとグラウンドとの間のショート２５５ａ、２５５ｂと、第２のポジションでは、寄生素子２５４ａ、２５４ｂとグラウンドとの間の開回路２５３ａ、２５３ｂと、または第３のポジションでは、寄生素子２５４ａ、２５４ｂと、リアクティブ負荷２５１ａ、２５１ｂと、グラウンドとの間の閉回路と、で切替えうる。

【0039】

寄生素子２５４ａ、２５４ｂは、スイッチ２５８ａ、２５８ｂが第３のポジションにあり、寄生素子２５４ａ、２５４ｂと、リアクティブ負荷２５１ａ、２５１ｂと、グラウンドとの間に閉回路を作成しているときに、位相差を有する反射器として機能しうる。反射器の位相差は、リアクティブ負荷２５１に依存しうる。１つの構成では、スイッチ２５８は、寄生素子２５４と、別のリアクティブ負荷（図示せず）と、グラウンドとの間に閉回路を作成する追加のポジションを含みうる。

【0040】

図３は、本願の方法で使用するための２次元操縦性ビームアンテナ３３０を例示する。２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、Ｍ個（２つ以上）の１次元スイッチトビームアンテナ３２０を積み重ねることによって形成されうる。各１次元スイッチトビームアンテナ３２０は、円形平面構造２１６上に、Ｎ個の寄生素子３１４、３２４、３３４によって囲まれている放射素子３１２、３２２、３３２を有しうる。各１次元スイッチトビームアンテナ３２０は、各平面円形構造２１６上に、同数のＮ個の寄生素子３１４、３２４、３３４を、同じ構成で有しうる。例えば、図３の各１次元スイッチトビームアンテナ３２０は、７個の寄生素子３１４、３２４、３３４を有する。積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナ３２０の各々は、２分の１から１の波長の距離だけ離されうる。

【0041】

アンテナのプレーンに垂直な方向に、Ｍ個の１次元スイッチトビームアンテナ３２０を積み重ねることによって、１次元スイッチトビームアンテナ３２０の各々は、Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイにおける素子として使用されうる。Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイはまた、２次元操縦性ビームアンテナと称されうる。Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイでは、個々の１次元スイッチトビームアンテナ３２０の各々は、寄生素子が整列するように、垂直に位置合わせされうる。例えば、寄生素子３１４ａは、寄生素子３３４ａの真上にありうる寄生素子３２４ａの真上にありうる。個々の１次元スイッチトビームアンテナ３２０の各々はまた、同じ水平のビームを形成するように構成されうる。したがって、各１次元スイッチトビームアンテナ３２０は、寄生素子３１４、３２４、３３４のために同じ切替えスキームを使用しうる。１次元スイッチトビームアンテナ３２０の各々を位置合わせすることによって、Ｍ個の素子の垂直フェーズアレイが形成され、また、適切な位相を用いて、Ｍ個の垂直素子の各々に供給することによって、仰角において、より狭いかつスキャン可能なビームが形成されうる。

【0042】

適切な位相を用いて、２次元操縦性ビームアンテナ３３０のＭ個の垂直素子の各々を供給することによって、仰角ビーム操縦が達成されうる。垂直にスキャンされるビームは、隣接した垂直素子３１４、３２４、３３４の間のプログレッシブ（progressive）位相シフトによって生成される。この位相シフトは、デジタル移相器を用いた従来のフェーズドアレイ供給によって、またはロットマンレンズ（Rotman lens）あるいはバトラーマトリックス（Butler matrix）などの、ブートレースレンズ（bootlace lens）に接続されているスイッチング機構（switching mechanism）によって達成されうる。この供給ネットワークの単純性は、仰角において固有の制限された角度のカバレッジによってもたらされる。

【0043】

図４は、１次元スイッチトビームアンテナ２２０と、受信無線通信デバイス１０２ｂとを備えた無線通信システム４００を示す。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、放射素子２１２と、１つまたは複数の寄生素子２１４とを含みうる。例えば、示されている１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、５個の寄生素子２１４を有する。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、送信アンテナとして機能しているように示さているが、この１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、受信アンテナとして同等に作動しうる。

【0044】

１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、２次元操縦性ビームアンテナ３３０の一部として作動しうる。したがって、図では、単一の１次元スイッチトビームアンテナ２２０のみが示されているが、同様の水平の操縦機能をもって、追加の１次元スイッチトビームアンテナ２２０が単一の１次元スイッチトビームアンテナ２２０の上または下に積み重ねられうる。図には示されていないが、１次元スイッチトビームアンテナ２２０および／または２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、無線通信デバイス１０２ａの一部として作動しうる。

【0045】

６０ＧＨｚの周波数帯域上で高いデータレートを送信するためのリンクバジェット（link budget）は、相当なアンテナ利得と同様に、エンドポイント・デバイスのオリエンテーションにおける柔軟性を必要とする。言い換えれば、１次元スイッチトビームアンテナ２２０にとっては、受信無線通信デバイス１０２ｂに向けて送信を方向づけること、および／または、受信無線通信デバイス１０２ｂにとっては、受信の角度を方向づけること、が有益でありうる。

【0046】

受信無線通信デバイス１０２ｂは、送信を受信するために１次元スイッチトビームアンテナ２２０を使用することができ、それによって、受信無線通信デバイス１０２ｂに、受信される信号利得を最適化するように受信の方向を操縦することを可能にしている。あるいは、受信無線通信デバイス１０２ｂは、無線送信を受信するのに適した任意のアンテナを使用しうる。

【0047】

無線デバイスのオリエンテーションにおける柔軟性を達成するためには、方位角および仰角において広い範囲にわたるビーム操縦能力を備えた狭ビームアンテナが適切でありうる。図４に示されている１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、方位角において３６０度にわたるビーム操縦が可能でありうる。操縦能力およびアンテナ利得の多くのプションは、１次元スイッチトビームアンテナ２２０において使用される寄生素子２１４の数の適切な選択によって可能になりうる。３６０度の水平の視野をカバーする個別の数の切替可能なビームは、使用される寄生素子２１４の数に応じて生成されうる。例えば、各々が、３６０度の水平の視野の異なる部分をカバーしているＮ個の個別の切替可能なビームは、１次元スイッチトビームアンテナ２２０におけるＮ個の寄生素子２１４を使用して生成されうる。

【0048】

図５は、受信無線通信デバイス１０２ｂに向けて送信５４０を方向づけている１次元スイッチトビームアンテナ２２０を備えた、無線通信システム５００を示す。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、５個の寄生素子２１４を含みうる。受信無線通信デバイス１０２ｂに向かって、１次元スイッチトビームアンテナ２２０の送信５４０を操縦するために、１次元スイッチトビームアンテナ２２０上のスイッチ２１８は、調整されうる。例えば、スイッチＳ４ ２１８ｄは、閉じられることができ、それによって、寄生素子２１４ｄをグラウンドにショートしている。そのとき、寄生素子２１４ｄは、反射器として機能しうる。同様に、スイッチ２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃおよび２１８ｅは、各々が開かれることができ、それによって、寄生素子２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃおよび２１４ｅと、グラウンドとの間に開回路を作成している。あるいは、寄生素子２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃおよび２１４ｄは、集中または分散されたリアクティブ負荷に、スイッチによって接続されうる。したがって、寄生素子２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃおよび２１４ｅは、放射素子によって送信される信号のための導波器として機能しうる。したがって、放射素子２１２によって送信される信号５４０は、反射器として機能している寄生素子２１４ｄから離して方向づけられうる。反射器および導波器は、図２に関連してより詳細に上述されている。

【0049】

図６は、方向づけられた信号送信６４０の経路の外部に移動した受信無線通信デバイス１０２ｂの以前の位置に向けて送信６４０を方向づけている１次元スイッチトビームアンテナ２２０を備えた、無線通信システム６００を示す。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、受信無線通信デバイス１０２ｂの以前の位置に向けて信号送信６４０を方向づけていることがありうる。したがって、寄生素子２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃおよび２１４ｅが、導波器として機能している一方で、寄生素子２１４ｄは、反射器として機能しうる。１次元スイッチトビームアンテナ２２０にとっては、受信無線通信デバイス１０２ｂの現在の位置に向けて送信６４０を方向づけし直す（redirect）ことが有益でありうる。受信無線通信デバイス１０２ｂの現在の位置に向けて送信６４０を方向づけし直すために、反射器として機能している寄生素子２１４と、導波器として機能している寄生素子２１４との異なる組み合わせが使用されうる。

【0050】

図７は、受信無線通信デバイス１０２ｂの新しい位置に向けて送信７４０の方向を調整した１次元スイッチトビームアンテナ２２０を備えた、無線通信システム７００を示す。受信無線通信デバイス１０２ｂの新しい位置に基づいて、１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、反射器として機能している寄生素子２１４および導波器として機能している寄生素子２１４の構成を調整しうる。例えば、スイッチＳ５ ２１８ｅは、閉じられることができ、それによって、寄生素子２１４ｅとグラウンドとの間にショートを作成している。寄生素子２１４ｅは、反射器として機能しうる。スイッチＳ１−Ｓ４ ２１８ａ−ｄは、各々が開かれることができ、それによって、寄生素子２１４ａ−ｄとグラウンドとの間に開回路を作成している。あるいは、寄生素子２１４ａ−ｄは、集中または分散されたリアクティブ負荷に、スイッチによって接続されうる。そのとき、寄生素子２１４ａ−ｄは、導波器として機能しうる。反射器として機能している寄生素子２１４および導波器として機能している寄生素子２１４の新しい構成に基づいて、１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、受信無線通信デバイス１０２ｂに向けて、放射素子２１２からの送信７４０を方向づけることができる。

【0051】

図８は、Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイ８３０と、受信無線通信デバイス１０２ｂとを備えた無線通信システム８００を示す。Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイ８３０は、アンテナのプレーンに垂直な方向に積み重ねられたＭ個の１次元スイッチトビームアンテナ８２０を含みうる。１次元スイッチトビームアンテナ８２０の各々は、同数の放射素子８１２、８２２、８３２および寄生素子８１４、８２４、８３４を含みうる。例えば、図において、各１次元スイッチトビームアンテナ８２０は、５個の寄生素子８１４、８２４、８３４によって囲まれた１つの放射素子８１２、８２２、８３２を含む。寄生素子８１４、８２４、８３４は、垂直に位置合わせされうる。例えば、第２の１次元スイッチトビームアンテナ８２０ｂ上の寄生素子８２４ａは、第１の１次元スイッチトビームアンテナ８２０ａ上の寄生素子８３４ａの真上にありうる。

【0052】

１次元スイッチトビームアンテナ８２０の各々の上の寄生素子８１４、８２４、８３４の各々は、寄生素子８１４、８２４、８３４とグラウンドとの間にスイッチとリアクタンス回路を含みうる。垂直に位置合わせされた寄生素子８１４、８２４、８３４は、同様のリアクタンス回路を使用しうる。あるいは、垂直に位置合わせされた寄生素子は、リアクタンス回路を共有しうる。例えば、寄生素子８１４ａは、寄生素子８２４ａおよび寄生素子８３４ａと、１つのリアクタンス回路を共有しうる。

【0053】

垂直フェーズドアレイアンテナ８３０における１次元スイッチトビームアンテナ８２０の各々は、同期されうる。例えば、垂直フェーズドアレイアンテナ８３０における１次元スイッチトビームアンテナ８２０の各々は、反射器として機能している寄生素子８１４、８２４、８３４および導波器として機能している寄生素子８１４、８２４、８３４の同じ構成を使用しうる。したがって、寄生素子８１４ａが、スイッチを使用して、寄生素子８１４ａとグラウンドとの間にショートを作成することによって反射器として機能するように切替えられる場合、寄生素子８２４ａおよび寄生素子８３４ａもまた、寄生素子８２４ａとグラウンドとの間のショートおよび寄生素子８３４ａとグラウンドとの間のショートを作成することによって反射器として機能するように切替えられうる。

【0054】

単一の１次元スイッチトビームアンテナ８２０と同様に、垂直フェーズドアレイアンテナ８３０における各１次元スイッチトビームアンテナ８２０の各寄生素子８１４、８２４、８３４は、反射器または導波器のいずれかとして機能することができ、それによって、垂直フェーズドアレイアンテナ８３０に３６０度の水平の視野をカバーして送信を方向づけることを可能にする。例えば、寄生素子８１４ｄ、８２４ｄおよび８３４ｄは、寄生素子８１４ｄ、８２４ｄおよび８３４ｄの各々が反射器として機能するように、各々がグラウンドにショートされうる。垂直フェーズドアレイアンテナ８３０における各１次元スイッチトビームアンテナ８２０の他の寄生素子８１４、８２４、８３４は、寄生素子８１４、８２４、８３４とグラウンドとの間に開回路を有しうる。したがって、各１次元スイッチトビームアンテナ８２０の他の寄生素子８１４、８２４、８３４は、各々が導波器として機能しうる。したがって、垂直フェーズドアレイアンテナ８３０は、受信無線通信デバイス１０２ｂに向かって、３６０度の方位角にわたって送信８４０を操縦しうる。

【0055】

受信無線通信デバイス１０２ｂは、垂直フェーズドアレイアンテナ８３０とは異なる仰角に位置しうる。したがって、垂直フェーズドアレイアンテナ８３０にとっては、３６０度の方位角操縦に加えて、仰角操縦を提供することが有利でありうる。垂直フェーズドアレイアンテナ８３０は、適切な位相を用いて、垂直フェーズドアレイアンテナの放射素子８１２、８２２、８３２の各々を供給することによって、ほぼ１８０度の仰角操縦を達成しうる。

【0056】

送信信号は、垂直フェーズドアレイアンテナ８３０によって組み合わせられうる。例えば、各１次元スイッチトビームアンテナ８２０のための送信信号は、デジタルで分割され、また、デジタルで組み合わせられうる。送信信号をデジタルで分割するために、送信信号は、送信のために位相が異なるストリームに分割されうる。その後、位相シフトされたストリームは、受信のために組み合わせられうる。送信信号をデジタルで分割することおよびデジタルで組み合わせることは、ベースバンドにおいて行われることができ、また、複素領域（complex domain）で実行されることができる。組み合わせることおよび分割することはまた、アンテナ周波数において、または中間周波数（ＩＦ）において、送信アンテナおよび受信アンテナの近くで行われうる。両方の場合において、オペレーションは、実数アナログ領域（real analog domain）で起こりうる。

【0057】

図９は、Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイアンテナ８３０と、最近変更された仰角を有する受信無線通信デバイス１０２ｂとを備えた、無線通信システム９００を示す。Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイアンテナ８３０は、ほぼ１８０度の仰角操縦が可能であるので、送信ビーム９４０は、受信無線通信デバイス１０２ｂの仰角における変更にかかわらず、受信無線通信デバイス１０２ｂの位置に方向づけられうる。したがって、Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイアンテナ８３０は、送信９４０を受信無線通信デバイス１０２ｂに向けてより正確に方向づけることができ、それによって、Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイアンテナ８３０と受信無線通信デバイス１０２ｂとの間のリンクバジェットを改善している。

【0058】

図１０は、１次元スイッチトビームアンテナ２２０を使用してビーム操縦するための方法１０００を例示する。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、リアクティブ負荷を用いて、１つまたは複数の寄生素子２１４に負荷をかけうる１００２。リアクティブ負荷は、誘導性および／または容量性でありうる。その後、１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、１つまたは複数の寄生素子２１４を反射器として機能するように切替えうる１００４。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、寄生素子２１４をグラウンドにショートすることによって、寄生素子２１４を反射器として機能するように切替えうる。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、反射器として機能していない寄生素子２１４を導波器として機能するように切替えうる１００６。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、寄生素子２１４とグラウンドとの間に開回路の作成することによって、寄生素子２１４を導波器として機能するように切替えうる。

【0059】

その後、１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、放射素子２１２に信号ストリームを供給しうる１００８。１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、３６０度の方位角にわたってビームを操縦するために、反射器および導波器として機能している寄生素子２１４を調整しうる１０１０。例えば、１次元スイッチトビームアンテナ２２０は、宛先デバイスの位置に従って、ある特定の寄生素子２１４を、導波器として機能することから、反射器として機能するように、および、ある特定の寄生素子２１４を、反射器として機能することから、導波器として機能するように、切替えうる。

【0060】

上記に説明された図１０の方法１０００は、図１０Ａに例示されるミーンズ・プラス・ファンクション・ブロック１０００Ａに対応する様々なハードウェアおよび／またはソフトウェアの（複数の）構成要素および／または（複数の）モジュールによって実行されうる。言い換えれば、図１０に例示されたブロック１００２乃至１０１０は、図１０Ａに例示されるミーンズ・プラス・ファンクション・ブロック１００２Ａ乃至１０１０Ａに対応する。

【0061】

図１１は、２次元操縦性ビームアンテナ３３０を使用して、方位角において３６０度および仰角においてほぼ１８０度にわたってビーム操縦するための方法１１００を例示するフロー図である。２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ２２０を垂直に積み重ねること１１０２によって形成されうる。上述されたように、２次元操縦性ビームアンテナ３３０はまた、Ｍ個−素子の垂直フェーズドアレイアンテナと称されうる。その後、２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、各々の１次元スイッチトビームアンテナ２２０内の１つまたは複数の寄生素子３１４、３２４、３３４を反射器として機能するように切替えうる１１０４。寄生素子３１４、３２４、３３４は、寄生素子３１４、３２４、３３４がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能しうる。その後、２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、反射器として機能していない寄生素子３１４、３２４、３３４を導波器として機能するように切替えうる１１０６。寄生素子３１４、３２４、３３４は、寄生素子３１４、３２４、３３４とグラウンドとの間に開回路が存在するように、寄生素子３１４、３２４、３３４とグラウンドとの間のスイッチが開いているときに、導波器として機能しうる。

【0062】

その後、２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、各１次元スイッチトビームアンテナ３２０の各放射素子３１２、３２２、３３２に同様の信号ストリーム１０６を供給しうる１１０８。操縦性ビームの仰角における方向を決定する任意の２つの連続した放射素子の間には、制御された位相差が存在しうる。放射素子３１２、３２２、３３２は、電磁波として信号ストリーム１０６を送信しうる。２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、ビームの方位角を操縦するために、反射器および導波器として機能している寄生素子３１４、３２４、３３４を調整しうる１１１０。その後、２次元操縦性ビームアンテナ３３０は、ビームの仰角を操縦するために、放射素子３１２、３２２、３３２に供給される信号ストリーム間の位相差を調整しうる１１１２。

【0063】

上記に説明された図１１の方法１１００は、図１１Ａに例示されるミーンズ・プラス・ファンクション・ブロック１１００Ａに対応する様々なハードウェアおよび／またはソフトウェアの（複数の）構成要素および／または（複数の)モジュールによって実行されうる。言い換えれば、図１１に例示されたブロック１１０２乃至１１１２は、図１１Ａに例示されるミーンズ・プラス・ファンクション・ブロック１１０２Ａ乃至１１１２Ａに対応する。

【0064】

図１２は、無線通信デバイス１２０２内に含まれうるある特定の構成要素を例示する。無線通信デバイス１２０２は、プロセッサ１２０３を含む。プロセッサ１２０３は、汎用のシングルチップまたはマルチチップのマイクロプロセッサ（例えば、ＡＲＭ）、特別用途のマイクロプロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））、マイクロコントローラ、プログラマブルゲートアレイ等でありうる。プロセッサ１２０３は、中央処理装置（ＣＰＵ）と称されうる。図１２の無線通信デバイス１２０２には、単一のプロセッサ１２０３しか示されていないが、代替の構成では、複数のプロセッサの組み合わせ（例えば、ＡＲＭとＤＳＰ）が使用されうる。

【0065】

無線通信デバイス１２０２はまた、メモリ１２０５を含みうる。メモリ１２０５は、電子情報を記憶することが可能な任意の電子構成要素でありうる。メモリ１２０５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、ＲＡＭ内のフラッシュメモリデバイス、プロセッサとともに含まれるオンボード（on-board）メモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、およびこれらの組み合わせを含むもの等として具体化されうる。

【0066】

データ１２０７および命令１２０９が、メモリ１２０５中に記憶されうる。命令１２０９は、ここに開示された方法を実現するために、プロセッサ１２０３によって実行可能でありうる。命令１２０９を実行することは、メモリ１２０５中に記憶されているデータ１２０７を使用することを伴いうる。

【0067】

無線通信デバイス１２０２はまた、無線通信デバイス１２０２と遠隔位置との間の信号の送信および受信を可能にする送信機１２１１および受信機１２１３を含みうる。送信機１２１１および受信機１２１３は、総称的にトランシーバ１２１５と称されうる。アンテナ１２１７は、トランシーバ１２１５に電気的に結合されうる。無線通信デバイス１２０２はまた、複数の送信機、複数の受信機、複数のトランシーバおよび／または複数のアンテナ（図示せず）を含みうる。

【0068】

無線通信デバイス１２０２の様々な構成要素は、パワーバス、制御信号バス、ステータス信号バス、データバス等を含みうる１つまたは複数のバスによってともに結合されうる。明瞭さのために、図１２では、様々なバスが、バスシステム１２１９として例示されている。

【0069】

ここに説明された技術は、直交多重化スキームに基づく通信システムを含む様々な通信システムに使用されうる。このような通信システムの例は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、単一キャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム等を含む。ＯＦＤＭＡシステムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用し、これは、システム帯域幅全体を、複数の直交サブキャリアへ分割する変調技術である。これらのサブキャリアはまた、トーン、ビン等と称されうる。ＯＦＤＭでは、各サブキャリアは、データを用いて個別に変調されうる。ＳＣ−ＦＤＭＡシステムは、システム帯域幅にわたって分散されたサブキャリアで送信するインタリーブＦＤＭＡ（ＩＦＤＭＡ）、隣接サブキャリアのブロックで送信するローカライズドＦＤＭＡ（ＬＦＤＭＡ）、あるいは、隣接するサブキャリアの複数のブロックで送信するエンハンスト（enhanced）ＦＤＭＡ（ＥＦＤＭＡ）を利用しうる。一般に、変調シンボルは、ＯＦＤＭでは周波数領域で送られ、ＳＣ−ＦＤＭＡでは時間領域で送られる。

【0070】

「決定すること（determining）」という用語は、幅広い様々な動作を包含し、それによって、「決定すること」は、演算すること、計算すること、処理すること、導出すること、調査すること、検索すること（例えば、テーブル、データベース、または別のデータ構造で検索すること）、確かめること、およびそれに類することを含みうる。また、「決定すること」は、受信すること（例えば、情報を受信すること）、アクセスすること（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）等を含みうる。また、「決定すること」は、解決すること、選択すること、選ぶこと、確立すること等を含みうる。

【0071】

「〜に基づく」という表現は、別な方法で明確に規定されていない限り、「〜だけに基づく」を意味していない。言い換えれば、「〜に基づく」という表現は、「〜だけに基づく」および「〜に少なくとも基づく」の両方を説明している。

【0072】

「プロセッサ」という用語は、汎用プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）、コントローラ、マイクロコントローラ、ステートマシン（state machine）等を包含するように幅広く解釈されるべきである。いくつかの状況下では、「プロセッサ」は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等を指すことができる。「プロセッサ」という用語は、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または、その他任意のこのような構成のような、処理デバイスの組み合わせを指すことができる。

【0073】

「メモリ」という用語は、電子情報を記憶することができる任意の電子構成要素を包含するように幅広く解釈されるべきである。メモリという用語は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブル読取専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電子的に消去可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、磁気的または光学的なデータ記憶装置、レジスタ等のような、様々なタイプのプロセッサ可読媒体を指すことができる。プロセッサが、メモリから情報を読み取る、および／または、メモリに情報を書き込むことができる場合には、メモリはプロセッサと電子通信状態にあると言われている。プロセッサに統合されたメモリは、プロセッサと電子通信状態にある。

【0074】

「命令」および「コード」という用語は、任意のタイプの(複数の）コンピュータ可読ステートメントを含むように幅広く解釈されるべきである。例えば、「命令」および「コード」という用語は、１つまたは複数のプログラム、ルーチン、サブルーチン、関数（functions）、手順等を指すことができる。「命令」および「コード」は、単一のコンピュータ可読ステートメントあるいは多くのコンピュータ可読ステートメントを含みうる。

【0075】

ここに説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれら任意の組み合わせで実現されうる。ソフトウェアで実現される場合、これら機能は、コンピュータ可読媒体に、１つまたは複数の命令として記憶されうる。「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータによってアクセスされうる任意の利用可能な媒体を指す。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは、データ構造または命令の形式で所望のプログラムコードを記憶または搬送するために使用でき、かつ、コンピュータによってアクセスされうるその他任意の媒体を備えることができる。ここで使用される場合、ディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイ（登録商標）ディスクを含み、ここでディスク（disks）は、通常磁気的にデータを再生し、一方ディスク（discs）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。

【0076】

ソフトウェアあるいは命令もまた、送信媒体上で送信されうる。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、電波、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバまたは他の遠隔ソースから送信される場合には、この同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、電波、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術は、送信媒体の定義に含まれる。

【0077】

ここに開示された方法は、説明された方法を達成するための１つまたは複数のステップまたは動作を具備する。方法のステップおよび／または動作は、請求項の範囲から逸脱することなく互いに置き換えられうる。言い換えれば、特定の順序のステップまたは動作が、説明されている方法の正常なオペレーションに必要でない限り、特定のステップおよび／または動作の順序および／または使用は、請求項の範囲から逸脱することなく修正されうる。

【0078】

さらに、図１０および図１１によって例示されているような、ここに説明された方法および技術を実行するためのモジュールおよび／または他の適切な手段は、デバイスによって、ダウンロードされるおよび／または別の方法で得られうることが理解されるべきである。例えば、デバイスは、ここに説明された方法を実行するための手段の転送（transfer）を容易にするために、サーバに結合されうる。あるいは、デバイスに記憶手段を提供または結合する際に、デバイスが様々な方法を得ることができるように、ここに説明された様々な方法は、記憶手段（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）またはフロッピーディスク等のような物理記憶媒体）によって提供されうる。さらに、ここに説明された方法および技術をデバイスに提供するためのその他任意の適切な技術が利用されうる。

【0079】

請求項は、上記に例示された明確な構成および構成要素に限定されないことが理解されるべきである。様々な修正、変更、および変形が、ここに説明されたシステム、方法、および装置の配置、オペレーションおよび詳細において、請求項の範囲から逸脱することなく行われうる。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］ 平面円形構造と；
前記平面円形構造の中心に位置する放射素子と；
前記放射素子の周りに、輪郭上に位置する１つまたは複数の寄生素子と、なお、前記１つまたは複数の寄生素子は、前記放射素子と並行方向に位置合わせされ、前記１つまたは複数の寄生素子は、前記平面円形構造から突き出ている；
前記１つまたは複数の寄生素子の各々をグラウンドから分離しているスイッチと、なお、第１のポジションにおけるスイッチは、寄生素子とグラウンドとの間にショートを作成し、第２のポジションにおけるスイッチは、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成する；
を具備するアンテナ。
［Ｃ２］ 任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが前記第１のポジションにあるときに、反射器として機能する、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ３］ 任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが前記第２のポジションにあるときに、導波器として機能する、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ４］ 第３のポジションにおけるスイッチは、前記寄生素子と、リアクティブ負荷と、グランドとの間に閉回路を作成し、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、前記スイッチが前記第３のポジションにあるときに、位相差を有する反射器として機能する、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ５］ 前記アンテナは、ダイポールアンテナであり、前記平面円形構造は、非導電材料であり、前記放射素子および前記寄生素子の各々は、両方向において、前記平面円形構造から垂直に突き出ている、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ６］ 前記アンテナは、モノポールアンテナであり、前記平面円形構造は、グラウンドに結合された導電材料であり、前記放射素子および前記寄生素子の各々は、１つの方向において、前記平面円形構造から垂直に突き出ている、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ７］ ３６０度の方位角にわたる前記アンテナのアクティブビーム操縦制御は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記第１および第２のポジションにおけるスイッチの構成を変更することによって達成され、アクティブビーム操縦制御は、個別の数の切替可能なビームを生成する、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ８］ 前記アンテナに垂直に積み重ねられた１つまたは複数の同様のアンテナをさらに具備し、なお、前記同様のアンテナは、前記アンテナと同数の寄生素子を有し、前記同様のアンテナの各々は、前記アンテナと同じ、寄生素子とグラウンドとの間の前記第１および第２のポジションにおけるスイッチの構成を有する、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ９］ 前記アンテナは、電磁信号を送信することおよび電磁信号を受信することが可能である、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ１０］ 前記アンテナは、前記放射素子の単一のポートにおいて供給され、前記アンテナは、パワー分割回路を有していない、Ｃ１に記載のアンテナ。
［Ｃ１１］ 前記積み重ねられたアンテナは、素子間の調整可能な位相差を有するフェーズドアレイの前記素子として供給され、主放射ビームの仰角の制御を可能にしている、Ｃ８に記載のアンテナ。
［Ｃ１２］ ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスであって、
垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナと；
プロセッサと；
前記プロセッサと電子通信状態にあるメモリと；
前記メモリ中に記憶された命令と;
を具備し、
前記命令は、
１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替える、なお、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが第１のポジションにあり、前記寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する；
反射器として機能していない前記寄生素子を導波器として機能するように切替える、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第２のポジションにあり、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成しているときに、導波器として機能する；
ビームを形成するために、各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に送信信号ストリームを供給する；
３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している前記寄生素子の構成を調整する；および
仰角において、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、前記２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の前記放射素子に供給される各送信信号ストリーム間の位相差を調整する；
ために前記プロセッサによって実行可能である、無線通信デバイス。
［Ｃ１３］ 前記命令は、１つまたは複数の前記寄生素子を、位相差を有する反射器として機能するように切替えるために、前記プロセッサによってさらに実行可能であり、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第３のポジションにあり、前記寄生素子と、受動回路の一部としてのリアクティブ負荷と、グランドとの間に閉回路を作成しているときに、位相差を有する反射器として機能する、Ｃ１２に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ１４］ 各１次元スイッチトビームアンテナは、
平面円形構造と；
前記平面円形構造の中心に位置する放射素子と；
前記放射素子の周りに、輪郭上に位置する１つまたは複数の前記寄生素子と、なお、前記寄生素子は、前記放射素子と並行方向に位置合わせされ、前記寄生素子は、前記平面円形構造から突き出ている；
前記１つまたは複数の寄生素子の各々をグラウンドから分離しているスイッチと、なお、前記第１のポジションにおける前記スイッチは、寄生素子とグラウンドとの間にショートを作成し、前記第２のポジションにおける前記スイッチは、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成し、第３のポジションにおけるスイッチは、前記寄生素子と、受動回路の一部としてのリアクティブ負荷と、グランドとの間に閉回路を作成する；
を具備する、Ｃ１２に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ１５］ 前記垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの各々は、反射器として機能している前記寄生素子および導波器として機能している前記寄生素子の同じ構成を使用する、Ｃ１２に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ１６］ ビームを形成するために、各１次元スイッチトビームアンテナの各放射素子に信号ストリームを供給することをさらに具備し、なお、前記信号ストリーム間の位相差は、前記ビームの仰角を操縦して、仰角において前記ビームの放射パターンを制御する、Ｃ１４に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ１７］ ビーム操縦のための方法であって、前記方法は、
１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替えることと、なお、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが第１のポジションにあり、前記寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する；
反射器として機能していない前記寄生素子を導波器として機能するように切替えることと、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第２のポジションにあり、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成しているときに、導波器として機能する；
３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している前記寄生素子を調整することと；
を具備する方法。
［Ｃ１８］ １つまたは複数の前記寄生素子を、位相差を有する反射器として機能するように切替えことをさらに具備し、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第３のポジションにあり、前記寄生素子と、受動回路の一部としてのリアクティブ負荷と、グランドとの間に閉回路を作成しているときに、位相差を有する反射器として機能する、Ｃ１７に記載の方法。
［Ｃ１９］ ２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナを垂直に積み重ねることをさらに具備する、Ｃ１７に記載の方法。
［Ｃ２０］ ビームを形成するために、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に送信信号ストリームを供給することをさらに具備し、なお、前記送信信号ストリーム間の位相差は、前記ビームの仰角を操縦して、前記ビームのパターンを制御する、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２１］ 前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に送信信号ストリームを供給することと、仰角において、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の前記放射素子に供給される前記送信信号ストリーム間の位相差を調整することとをさらに具備する、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２２］ 前記垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの各々は、反射器として機能している前記寄生素子および導波器として機能している前記寄生素子の同じ構成を使用する、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２３］ 前記２次元アンテナの信号をデジタルで組み合わせることをさらに具備する、Ｃ２０に記載の方法。
［Ｃ２４］ ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスであって、
１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替えるための手段と、なお、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが第１のポジションにあり、前記寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する；
反射器として機能していない前記寄生素子を導波器として機能するように切替えるための手段と、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第２のポジションにあり、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成しているときに、導波器として機能する；
垂直フェーズドアレイを形成するために、２つ以上の１次元ビームアンテナを垂直に積み重ねるための手段と；
前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に送信信号ストリームを供給するための手段と；
３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している前記寄生素子の構成を調整するための手段と；
仰角において、前記２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、前記垂直フェーズドアレイを形成する前記２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナに供給される前記送信信号ストリーム間の位相差を調整するための手段と；
を具備する無線通信デバイス。
［Ｃ２５］ 前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの各々から受信される信号を組み合わせ、処理するための手段をさら具備する、Ｃ２４に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ２６］ 前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの各々によって送信される信号を分割し、処理するための手段をさらに具備する、Ｃ２４に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ２７］ コンピュータ実行可能命令を用いて符号化されたコンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータ実行可能命令の実行は、
１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替えることと、なお、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが第１のポジションにあり、前記寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する；
反射器として機能していない前記寄生素子を導波器として機能するように切替えることと、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第２のポジションにあり、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成しているときに、導波器として機能する；
２つ以上の垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子に送信信号ストリームを供給することと；
３６０度の方位角にわたって各垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している前記寄生素子の構成を調整することと；
仰角において、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、前記２つ以上の垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナ上の前記放射素子に供給される前記送信信号ストリーム間の位相差を調整することと；
のためのものである、コンピュータ可読媒体。
［Ｃ２８］ ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスであって、
垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナと；
プロセッサと；
前記プロセッサと電子通信状態にあるメモリと；
前記メモリ中に記憶された命令と；
を具備し、
前記命令は、
１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替える、なお、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが第１のポジションにあり、前記寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する；
反射器として機能していない前記寄生素子を導波器として機能するように切替える、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第２のポジションにあり、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成しているときに、導波器として機能する；
各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子から送信信号ストリームを受信する；
３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している前記寄生素子の構成を調整する；および
仰角において、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、前記２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナ上の前記放射素子によって受信される各送信信号ストリーム間の位相差を調整する；
ために前記プロセッサによって実行可能である、無線通信デバイス。
［Ｃ２９］ 各１次元スイッチトビームアンテナは、
平面円形構造と；
前記平面円形構造の中心に位置する放射素子と；
前記放射素子の周りに、輪郭上に位置する１つまたは複数の前記寄生素子と、なお、前記寄生素子は、前記放射素子と並行方向に位置合わせされ、前記寄生素子は、前記平面円形構造から突き出ている；
前記１つまたは複数の寄生素子の各々をグラウンドから分離しているスイッチと；
を具備する、Ｃ２８に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ３０］ 前記垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナの各々は、反射器として機能している前記寄生素子および導波器として機能している前記寄生素子の同じ構成を使用する、Ｃ２８に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ３１］ ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスであって、
１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替えるための手段と、なお、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが第１のポジションにあり、前記寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する；
反射器として機能していない前記寄生素子を導波器として機能するように切替えるための手段と、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第２のポジションにあり、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成しているときに、導波器として機能する；
各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子から送信信号ストリームを受信するための手段と；
３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している前記寄生素子の構成を調整するための手段と；
仰角において、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、２つ以上の垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナ上の前記放射素子によって受信される各送信信号ストリーム間の位相差を調整するための手段と；
を具備する無線通信デバイス。
［Ｃ３２］ 前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの各々から受信される信号を組み合わせ、処理するための手段をさら具備する、Ｃ３１に記載の無線通信デバイス。
［Ｃ３３］ ビーム操縦のために構成された無線通信デバイスであって、
前記無線通信デバイスは、コンピュータ実行可能命令を用いて符号化されたコンピュータ可読媒体を有し、前記コンピュータ実行可能命令の実行は、
１つまたは複数の寄生素子を反射器として機能するように切替えることと、なお、任意の前記１つまたは複数の寄生素子は、寄生素子とグラウンドとの間のスイッチが第１のポジションにあり、前記寄生素子がグラウンドにショートされるときに、反射器として機能する；
反射器として機能していない前記寄生素子を導波器として機能するように切替えることと、なお、任意の前記寄生素子は、前記寄生素子とグラウンドとの間の前記スイッチが第２のポジションにあり、前記寄生素子とグラウンドとの間に開回路を作成しているときに、導波器として機能する；
各１次元スイッチトビームアンテナ上の放射素子から送信信号ストリームを受信することと；
３６０度の方位角にわたって各１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、反射器および導波器として機能している前記寄生素子の構成を調整することと；
仰角において、前記垂直に積み重ねられた２つ以上の１次元スイッチトビームアンテナの方向を操縦するために、２つ以上の垂直に積み重ねられた１次元スイッチトビームアンテナ上の前記放射素子によって受信される各送信信号ストリーム間の位相差を調整することと；
のためのものである、無線通信デバイス。

【図1】

【図2】

【図2A】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図10A】

【図11】

【図11A】

【図12】