特表 2024-505014 広い走査範囲を有する円偏波アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-02

(54)【発明の名称】広い走査範囲を有する円偏波アンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20240126BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20240126BHJP

   H01Q 23/00 20060101ALI20240126BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q21/24

H01Q23/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023544733

(86)(22)【出願日】2022-01-21

(85)【翻訳文提出日】2023-07-25

(86)【国際出願番号】 EP2022051384

(87)【国際公開番号】W WO2022161873

(87)【国際公開日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】63/142,212

(32)【優先日】2021-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519383544

【氏名又は名称】アナログ・ディヴァイシス・インターナショナル・アンリミテッド・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(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】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】アフメド・エー・サクル

【テーマコード（参考）】

5J021

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J021AA09

5J021AB06

5J021FA17

5J021FA23

5J021FA26

5J021FA29

5J021FA31

5J021FA33

5J021JA02

5J021JA03

5J021JA05

5J021JA06

5J021JA08

5J045AA02

5J045AA03

5J045AA05

5J045CA04

5J045DA10

5J045FA02

5J045JA12

(57)【要約】

広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実現するための新しいアンテナ設計を開示する。設計は、４つの順次供給されるアンテナパッチを、フェーズドアレイ全体で、「スーパー素子」と称される、単一のアンテナ素子とみなされるように、構成することに基づく。例示的なスーパー素子は、垂直偏波場及び水平偏波場のための励起を提供するための比較的短い伝送線を含み、垂直偏波場及び水平偏波場のための伝送線は互いに垂直である。寄生伝送線が、スーパー素子の各アンテナパッチの一部の周りに配置され、円偏波を維持するために場ベクトル方向を更に強制するためのカプラの役割を果たす。そのような設計では、３９．５ＧＨｚで少なくとも７５度の走査角に対して３．６ｄＢ未満の軸率を達成し得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナアセンブリであって、
支持構造と、
前記支持構造上の第１の層内の導電性材料のアンテナパッチと、
前記支持構造上の第２の層内の第１のビア接続点と前記アンテナパッチ内の第１のビア接続点との間に延在する、第１のビアと、
前記支持構造上の前記第２の層内の第２のビア接続点と前記アンテナパッチ内の第２のビア接続点との間に延在する、第２のビアと、
前記アンテナパッチの前記導電性材料の第１の開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第１の部分が、前記第１の開口部内に部分的にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分と、前記第１の開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分との間にあるように、前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点を部分的に囲む、第１の開口部と、
前記アンテナパッチの前記導電性材料の第２の開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第２の部分が、前記第２の開口部内に部分的にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分と、前記第２の開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分との間にあるように、前記アンテナパッチ内の前記第２のビア接続点を部分的に囲む、第２の開口部と、を備え、
前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分は、前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第２の部分に実質的に垂直である、アンテナアセンブリ。

【請求項2】

前記第１の開口部は、前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分を除いて、前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点を囲む連続開口部である、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項3】

前記第１の開口部は、リング状開口部である、請求項２に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項4】

前記第１の開口部の一部分が、前記第２の開口部の一部分と接触している、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項5】

前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点は、実質的に前記第１の開口部の中心にある、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項6】

前記第２の層内の前記第１のビア接続点と前記第２の層内の前記第２のビア接続点との間に延在する伝送線を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項7】

前記伝送線は、１／４波長伝送線である、請求項６に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項8】

前記第２の層内の前記第１のビア接続点又は前記第２の層内の前記第２のビア接続点のいずれかに結合された信号相互接続部を更に備える、請求項６又は７に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項9】

前記伝送線は、前記第２の層内にある、請求項６から８のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項10】

前記支持構造上の前記第１の層内に伝送線を更に備え、前記伝送線は、前記アンテナパッチからある距離にあり、かつ前記アンテナパッチを部分的に囲む、請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項11】

前記伝送線は、前記アンテナアセンブリの動作中、浮いている、請求項１０に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項12】

前記伝送線は、
前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点と前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分との間の線に実質的に垂直である第１の部分と、
前記アンテナパッチ内の前記第２のビア接続点と前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第２の部分との間の線に実質的に垂直である第２の部分と、を含む、請求項１０又は１１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項13】

前記伝送線は、前記伝送線の前記第１の部分と前記伝送線の前記第２の部分との間に第３の部分を更に含み、前記伝送線の前記第３の部分は、前記アンテナパッチ内の前記第２のビア接続点と前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点との間の線に実質的に平行である、請求項１２に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項14】

前記支持構造上の前記第１の層内の前記アンテナパッチ、前記第１のビア、前記第２のビア、前記第１の開口部、前記第２の開口部、及び前記伝送線は、前記アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、
前記アンテナ素子は、前記アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、
前記複数のアンテナ素子の個々のものは、互いに対するそれらの配向を除いて、実質的に同一である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項15】

前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子は、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、請求項１４に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項16】

前記支持構造上の前記第１の層内の前記アンテナパッチ、前記第１のビア、前記第２のビア、前記第１の開口部、前記第２の開口部、及び前記伝送線は、前記アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、
前記アンテナ素子は、前記アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、
前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子は、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項17】

前記複数のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子、第３のアンテナ素子、及び第４のアンテナ素子を含み、
前記アンテナアセンブリの動作中、
前記第１のアンテナ素子に提供される信号は、前記第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトを有し、
前記第３のアンテナ素子に提供される信号は、前記第２のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、前記第１のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に１８０度の位相シフトとを有し、
前記第４のアンテナ素子に提供される信号は、前記第４のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、前記第２のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に１８０度の位相シフトと、前記第１のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に２７０度の位相シフトとを有する、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項18】

前記複数のアンテナ素子は、前記アンテナアセンブリのスーパー素子に含まれ、
前記スーパー素子は、前記アンテナアセンブリの複数のスーパー素子のうちの１つである、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項19】

前記アンテナアセンブリの前記複数のスーパー素子のうちの１つ以上に結合された１つ以上のビームフォーマを更に備える、請求項１８に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項20】

前記アンテナパッチ、前記第１のビア、前記第２のビア、前記第１の開口部、及び前記第２の開口部は、前記アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、
前記アンテナ素子は、前記アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、
前記複数のアンテナ素子の個々のものは、互いに対するそれらの配向を除いて、実質的に同一である、請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項21】

前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子は、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、請求項２０に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項22】

前記アンテナパッチ、前記第１のビア、前記第２のビア、前記第１の開口部、及び前記第２の開口部は、前記アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、
前記アンテナ素子は、前記アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、
前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子は、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項23】

前記複数のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子、第３のアンテナ素子、及び第４のアンテナ素子を含み、
前記アンテナアセンブリの動作中、
前記第１のアンテナ素子に提供される信号は、前記第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトを有し、
前記第３のアンテナ素子に提供される信号は、前記第２のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、前記第１のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に１８０度の位相シフトとを有し、
前記第４のアンテナ素子に提供される信号は、前記第４のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、第２のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に１８０度の位相シフトと、前記第１のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に２７０度の位相シフトとを有する、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項24】

前記複数のアンテナ素子は、前記アンテナアセンブリのスーパー素子に含まれ、
前記スーパー素子は、前記アンテナアセンブリの複数のスーパー素子のうちの１つである、請求項２０から２３のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項25】

前記アンテナアセンブリの前記複数のスーパー素子のうちの１つ以上に結合された１つ以上のビームフォーマを更に備える、請求項２４に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項26】

前記アンテナパッチの前記導電性材料に１つ以上の追加開口部を更に備える、請求項１から２５のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項27】

前記１つ以上の追加開口部は、誘電体材料で少なくとも部分的に充填されている、請求項２６に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項28】

前記第１の開口部は、誘電体材料で少なくとも部分的に充填されている、請求項１から２７のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項29】

前記第１の開口部は、前記第１の層と前記第２の層との間を前記支持構造に実質的に垂直な方向に延在する、請求項１から２８のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項30】

前記第２の層は、前記第１の層よりも前記支持構造に近い、請求項１から２９のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項31】

アンテナアセンブリであって、
２×２アンテナパッチアレイを備え、
各アンテナパッチは、その隣接するアンテナパッチに対する配向において均等にかつ漸進的に回転されており、
各アンテナパッチは、導電性材料の層を含み、前記導電性材料は、多角形としてパターン化され、かつ
第１のリング状開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第１の部分を囲むことにおいて、前記第１のリング状開口部によって囲まれた前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分と、前記第１のリング状開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分とを接続する第１の伝送線を除いて、連続している、第１のリング状開口部と、
第２のリング状開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第２の部分を囲むことにおいて、前記第２のリング状開口部によって囲まれた前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第２の部分と、前記第２のリング状開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分とを接続する第２の伝送線を除いて、連続し、前記第１の伝送線は前記第２の伝送線に実質的に垂直である、第２のリング状開口部と、を含む、アンテナアセンブリ。

【請求項32】

前記２×２アンテナパッチアレイの異なるアンテナパッチに近接し、かつそれを部分的に包囲するそれぞれの伝送線を更に備える、請求項３１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項33】

前記伝送線は、前記アンテナアセンブリの動作中、浮いている、請求項３２に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項34】

請求項１から３０のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリを備えるアンテナ装置。

【請求項35】

前記アンテナアセンブリに結合されたビームフォーマアレイを更に備える請求項３４に記載のアンテナ装置。

【請求項36】

ビームフォーマアレイに結合されたアップ又はダウンコンバータ（ＵＤＣ）回路を更に備える請求項３４又は３５に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、「ＣＩＲＣＵＬＡＲＬＹ‐ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ ＡＮＴＥＮＮＡＳ ＷＩＴＨ ＷＩＤＥ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＲＡＮＧＥＳ」と題された、２０２１年１月２７日に出願された米国特許出願第６３／１４２２１２号に関連し、その優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、概して、無線周波数（ＲＦ）システムに関し、より具体的には、ＲＦシステムに使用されるアンテナに関する。

【背景技術】

【0003】

ＲＦシステムは、約３キロヘルツ（ｋＨｚ）～３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）のＲＦ範囲の電磁波の形態で信号を送受信するシステムである。無線システムは、通常、無線通信に使用され、セルラー／無線モバイル技術が顕著な例である。

【0004】

ＲＦシステムのコンテクストでは、アンテナは、空間を無線で伝播する電波と、送信機又は受信機で使用される金属導体内を移動する電流との間のインターフェースの役割を果たすデバイスである。送信中、無線送信機はアンテナの端子に電流を供給し、アンテナは電流からのエネルギーを電波として放射する。受信中、アンテナは、その端子に電流を発生させるために、電波のパワーの一部をインターセプトし、続いて、その電流が受信機に与えられて増幅される。アンテナは、あらゆる無線機器の不可欠なコンポーネントであり、ラジオ放送、放送テレビ、双方向ラジオ、通信受信機、レーダー、携帯電話、衛星通信、及び他のデバイスに使用される。

【0005】

単一のアンテナ素子を有するアンテナは、典型的には、球状波面において全ての方向に等しく放射する放射パターンを放出する。フェーズドアレイアンテナは、一般に、特定の方向に電磁エネルギーを集束させ、それによってメインビームを作り出すために使用されるアンテナ素子の集合を指す。フェーズドアレイアンテナは、高利得、指向性操向を実行する能力、及び同時通信など、単一のアンテナシステムよりも多くの利点を提供する。したがって、フェーズドアレイアンテナは、軍事用途、モバイル技術、航空機搭載レーダー技術、自動車レーダー、携帯電話及びデータ、並びにＷｉ‐Ｆｉ技術など、無数の異なる用途でより頻繁に使用されている。

【発明の概要】

【0006】

本開示並びにその特徴及び利点のより完全な理解を提供するために、添付の図面と併せて、以下の説明が参照されるが、図中、同様の参照番号は同様の部品を表す。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナが実装され得る例示的なアンテナ装置の概略図を提供する。

【図2A】本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するために使用され得る例示的なアンテナスーパー素子の概略図を提供する。

【図2B】本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するために使用され得る例示的なアンテナスーパー素子の概略図を提供する。

【図3】本開示のいくつかの実施形態による、アンテナスーパー素子の異なるパッチのビア対に信号を提供するための例示的な層の概略図を提供する。

【図4】本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するために使用され得る例示的なアンテナスーパー素子について、ブロードサイドに対して測定された角度の関数としての軸比のグラフを示す。

【図5】本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するために使用され得る例示的なアンテナスーパー素子について、信号周波数の関数としての拡散パラメータの大きさのグラフを示す。

【図6】本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナが実装され得るＲＦデバイスを示す概略ブロック図を提供する。

【図7】本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを動作させる少なくとも部分を実装する、又は制御するように構成され得る例示的なデータ処理システムを示すブロック図を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示のシステム、方法、及びデバイスは、各々、いくつかの革新的な態様を有するが、これらのうちの１つとして、本明細書に開示された望ましい属性の全てに単独で責任を負うものはない。本明細書で説明される主題の１つ以上の実装態様の詳細は、以下の説明及び添付の図面に記述される。

【0009】

本明細書で提案される、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを示す目的で、まず、アンテナに関与する現象を理解することが有用であろう。以下の基本的な情報は、本開示が正しく説明され得る根拠と見てよい。そのような情報は、説明のみを目的として提供されるものであり、したがって、本開示の広義の範囲及びその可能性のある適用をいかようにも制限するものとして解釈されるべきではない。

【0010】

上記したように、フェーズドアレイアンテナは、一般に、特定の方向にＲＦエネルギーを集束させ、それによってメインビームを作り出すために使用されるアンテナ素子の集合を指す。特に、フェーズドアレイアンテナの個々のアンテナ素子は、球状パターンに放射し得るが、集合的に、複数のそのようなアンテナ素子は、建設的及び破壊的な干渉を通して特定の方向に波面を発生させるように構成され得る。各アンテナ素子で送信される信号の相対位相は、固定又は調整されるかのいずれかとすることができ、アンテナシステムが異なる方向に波面を操向することを可能にする。フェーズドアレイアンテナは、典型的には、発振器、複数のアンテナ素子、位相調整器又はシフタ、可変利得増幅器、受信機、及び制御プロセッサを含む。フェーズドアレイアンテナシステムは、位相調整器又はシフタを使用して、アンテナ素子によって送信される信号の位相を制御する。アンテナ素子の放射パターンは、ターゲット方向において建設的に干渉し、その方向においてメインビームと呼ばれる（「ローブ」とも称される）波面を作り出す。フェーズドアレイアンテナは、利得増大を実現し、メインビームの方向において干渉に加えてノイズ比に対して、信号を改善することができる。放射パターンは、メインビームの方向以外のいくつかの他の方向において破壊的に干渉し、それらの方向における利得を低減することができる。

【0011】

「ビーム走査」は、アンテナ素子のメインビームの方向を変更する（例えば、走査する）ことを指す。このコンテクストでは、「ブロードサイド」は、アンテナ素子の平面に垂直なメインビームの方向を指す。現在の第５世代セルラー（５Ｇ）（例えば、ミリメートル波（ｍｍ波）技術）の用途では、ブロードサイドから少なくとも７０度離れる可能性のある大胆な走査角が必要である（以下、「走査角」という用語は、アンテナ素子のメインビームの方向とブロードサイドとの間の角度を指す）。そのようなアンテナは、反射率、吸収、マルチパス、及び位相の問題の観点から（例えば、線形偏波アンテナと比較して）特に有利であり得るので、円偏波アンテナ（例えば、各波長の間に完全に一回転するコルクスクリューパターンで回転する偏波平面を有するアンテナ素子）を使用する必要もある。残念ながら、従来の円偏波アンテナを使用すると、広い走査範囲を実現するための重大な課題が提起される。特に、アンテナ素子の円偏波を実現するために、アンテナ素子の軸比は、可能な限り１（又は０デシベル（ｄＢ））に近づくべきであり、ここで、軸比は、偏波楕円の短軸と長軸との比として定義される。しかしながら、走査角が増大するにつれて、従来の円偏波アンテナを使用する場合、軸比を十分に０ｄＢ近くに維持するとは非常に困難である。

【0012】

本開示の実施形態は、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実現するための新しいアンテナ設計を提供する。設計は、４つの順次供給されるアンテナパッチを、フェーズドアレイ全体に、「スーパー素子」と称される単一のアンテナ素子とみなされるように構成することに基づく。例示的なスーパー素子は、垂直偏波場及び水平偏波場のための励起を提供するための比較的短い伝送線を含み、垂直偏波場及び水平偏波場ための伝送線は、互いに垂直である。寄生伝送線（例えば、アンテナの動作中に電気的に浮動であり得る伝送線）が、スーパー素子の各アンテナパッチの一部の周り（例えば、４つの順次供給されるアンテナパッチの各々の周り）に配置され、円偏波を維持するために、場ベクトル方向を更に強制するためのカプラの役割を果たし得る。そのような設計では、３９．５ＧＨｚで少なくとも７５度の走査角に対して３．６ｄＢ未満の軸比を達成し得る。限定されるわけではないが、本明細書に開示の広い走査範囲を有する円偏波アンテナは、５Ｇ通信、例えば、ｍｍ波又は６ＧＨｚ以下の用途での使用に特に有益であり得る。

【0013】

当業者には理解されるように、本開示の態様、特に本明細書で提案されるような広い走査範囲を有する円偏波アンテナの態様は、様々な方式、例えば、方法、システム、コンピュータプログラム製品、又はコンピュータ可読記憶媒体として、具現化され得る。したがって、本開示の態様は、全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード、その他を含む）、又はソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得、それらは、本明細書では、全てが概して「回路」、「モジュール」又は「システムと」と称され得る。本開示で説明される機能は、１つ以上のハードウェア処理ユニット、例えば、１つ以上のコンピュータの１つ以上のマイクロプロセッサによって実行されるアルゴリズムとして実装され得る。様々な実施形態において、本明細書に記載の方法の各々の異なるステップ及びステップの部分は、異なる処理ユニットにより実行され得る。

【0014】

以下の詳細な説明は、具体的な特定の実施形態の様々な説明を提示する。しかしながら、本明細書に記載の革新的事項は、例えば、選択された例によって定義及び包含されるような、多数の異なる方法で具現化することができる。以下の発明では、図面が参照されるが、図中、同様の参照番号は同一又は機能的に類似する要素を示し得る。図面に示された要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されよう。更に、特定の実施形態は、図面に示されたよりも多くの要素及び／又は図面に示された要素のサブセットを含むことができることが理解されよう。更に、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の好適な組み合わせを組み込むことができる。

【0015】

説明は、同じ又は異なる実施形態のうちの１つ以上を各々が指し得る、「一実施形態では」又は「実施形態では」という言い回しを使用する場合がある。特記なき限り、共通の対象物を記述するための序数形容詞「第１の」、「第２の」、及び「第３の」などの使用は、単に、同様の対象物の異なるインスタンスが参照されていることを示し、そのように説明されている対象物が、時間的、空間的、順位付け、又は任意の他の方法のいずれかで、所与の順序でなければならないことを示唆しようと意図するものではない。更に、本開示の目的で、「Ａ及び／又はＢ」という言い回し、或いは「Ａ／Ｂ」という表記は、（Ａ）、（Ｂ）、又は（Ａ及びＢ）を意味し、一方で、「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」という言い回しは、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ａ及びＢ）、（Ａ及びＣ）、（Ｂ及びＣ）、又は（Ａ、Ｂ、及びＣ）を意味する。本明細書で使用される場合、「Ａ／Ｂ／Ｃ」という表記は、（Ａ、Ｂ、及び／又はＣ）を意味する。測定範囲に関して使用されるときの「間の」という用語は、測定範囲の端を含めるものである。

【0016】

例示的な実施形態の様々な態様は、当業者が彼らの仕事の実質内容を他の当業者に伝えるのに一般的に採用される用語を使用して説明される。例えば、「接続されている」という用語は、いかなる中間デバイス／コンポーネントもなく、接続されている物の間の直接的な電気的接続を意味し、一方で、「結合されている」という用語は、接続されている物の間の直接的な電気的接続、又は１つ以上の受動的又は能動的な中間デバイス／コンポーネントを介した間接的な電気的接続のいずれかを意味する。別の例では、（交換可能に使用され得る）「回路」又は「サーキットリ」という用語は、所望の機能を提供するために互いに協働するように構成された１つ以上の受動的及び／又は能動的コンポーネントを指す。時々、本説明では、「回路」という用語が省略される場合がある（例えば、アップ及び／又はダウンコンバータ（ＵＤＣ）回路は、単に「ＵＤＣ」などと称される場合がある）。使用される場合、「実質的に」、「約」、「およそ」などの用語は、通常、本明細書に記載されているような、又は当技術分野において知られているような、特定の値のコンテクストに基づき、目標値の±２０％以内、例えば、目標値の±１０％以内であることを指すのに使用され得る。

【0017】

図１は、本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナが実装され得るアンテナ装置１００、例えば、フェーズドアレイシステム／装置の概略図を提供する。図１に示されたように、システム１００は、アンテナアレイ１１０、ビームフォーマアレイ１２０、ＵＤＣ回路１４０、及びコントローラ１７０を含み得る。

【0018】

一般に、アンテナアレイ１１０は、基板１１４内に（例えば、内に、又は上に）収容された複数のアンテナ素子１１２（図面を煩雑にしないために、図１では、そのうちの１つだけに参照番号が付けられている）を含み得、ここで、基板１１４は、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）又は任意の他の支持構造であり得る。様々な実施形態において、アンテナ素子１１２は、放射素子又は受動素子であり得る。例えば、アンテナ素子１１２は、ダイポール、開放端導波管、スロット付き導波管、マイクロストリップアンテナなどを含み得る。いくつかの実施形態では、アンテナ素子１１２は、ＲＦ信号を無線で送信及び／又は受信するように構成された任意の好適な要素を含み得る。アンテナアレイ１１０は、フェーズドアレイアンテナであり得、したがって、以下ではそのように称される。いくつかの実施形態では、フェーズドアレイアンテナ１１０は、プリントフェーズドアレイアンテナであり得る。

【0019】

アンテナ素子１１２の少なくともいくつかは、フェーズドアレイアンテナ１１０の走査範囲を拡張しながら円偏波アンテナを実現するように構成された、本明細書で提案されるスーパー素子として実装され得る。例えば、アンテナ素子１１２の各々は、本明細書に開示の実施形態のうちのいずれかによるスーパー素子として実装され得る。ビームフォーマアレイ１２０、ＵＤＣ回路１４０の特定の構成、及びビームフォーマアレイ１２０とＵＤＣ回路１４０との間の関係など、図１に示された更なる詳細は、異なる実施形態で異なり得、図１の説明は、これらのコンポーネントが、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するフェーズドアレイアンテナとして構成されているフェーズドアレイアンテナ１１０と共に、どのように使用され得るかのいくつかの例のみを提供する。更に、本願図面に示されたいくつかの実施形態は、特定の数のコンポーネント（例えば、特定の数のアンテナ素子１１２、ビームフォーマ、及び／又はＵＤＣ回路）を示しているが、これらの実施形態は、本明細書で提供される説明に従って、任意の数のこれらのコンポーネントを用いて実装され得ることが分かる。更に、開示は、アンテナ装置の特定のタイプのコンポーネントを参照して特定の実施形態を検討する場合があるが（例えば、アンテナ素子を収容する基板をＰＣＢとして参照しているが、一般に、任意の好適な支持基板であり得る）、本明細書に開示の実施形態は、異なるタイプのコンポーネントを用いて実装され得ることが理解される。

【0020】

ビームフォーマアレイ１２０は、複数のビームフォーマ１２２（図面を煩雑にしないために、図１では、そのうちの１つだけに参照番号が付けられている）を含み得る。ビームフォーマ１２２は、アンテナ素子１１２に供給する送受信機（例えば、信号、この場合にはＲＦ信号を送信及び／又は受信し得るデバイス）と見なされ得る。いくつかの実施形態では、単一のビームフォーマ１２２が、アンテナ素子１１２のうちの１つに（例えば、１対１の対応で）関連付けられ得る（例えば、それと信号を交換し得る、例えば、それに信号を供給し得る）。他の実施形態では、複数のビームフォーマ１２２が、単一のアンテナ素子１１２に関連付けられ得る。また他の実施形態では、単一のビームフォーマ１２２が、複数のアンテナ素子１１２に関連付けられ得る。所与のアンテナ素子１１２が、スーパー素子、例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示されたスーパー素子２００として実装されるとき、単一のビームフォーマ１２２は、そのようなスーパー素子の複数のパッチ（例えば、４つのパッチ２１０）のための信号を支援するように構成され得る。

【0021】

いくつかの実施形態では、ビームフォーマ１２２の各々は、対応するアンテナ素子１１２からの経路を受信機又は送信機の経路に切り替えるためのスイッチ１２４を含み得る。図１には具体的に示されていないが、いくつかの実施形態では、ビームフォーマ１２２の各々は、信号プロセッサ（やはり図示せず）からの経路を受信機又は送信機の経路に切り替えるための別のスイッチも含み得る。図１に示されたように、いくつかの実施形態では、ビームフォーマ１２２の各々の送信経路（ＴＸ経路）は、位相シフタ１２６、及び可変（例えば、プログラム可能な）利得増幅器１２８を含み得、一方で、受信経路（ＲＸ経路）は、位相調整１３０、及び可変（例えば、プログラム可能な）利得増幅器１３２を含み得る。位相シフタ１２６は、アンテナ素子１１２によって送信されるべきＲＦ信号（ＴＸ信号）の位相を調整するように構成され得、可変利得増幅器１２８は、アンテナ素子１１２によって送信されるべきＴＸ信号の振幅を調整するように構成され得る。同様に、位相シフタ１３０及び可変利得増幅器１３２は、アンテナ素子１１２によって受信されたＲＦ信号（ＲＸ信号）を調整してから、ＲＸ信号を更なる回路、例えばＵＤＣ回路１４０、信号プロセッサ（図示せず）、その他に提供するように構成され得る。ビームフォーマ１２２を横断する信号はＲＦ信号であるので、ビームフォーマ１２２は、アンテナ装置１００の「ＲＦ経路内」にあると考えられ得る（例えば、ビームフォーマ１２２を横断し得るＴＸ信号は、より低い周波数信号から、例えば、中間周波数（ＩＦ）信号から、又はベースバンド信号から、ＵＤＣ回路１４０によって上方変換されたＲＦ信号であり、一方で、ビームフォーマ１２２を横断し得るＲＸ信号は、より低い周波数信号に、例えば、ＩＦ信号に、又はベースバンド信号に、ＵＤＣ回路１４０によってまだ下方変換されていないＲＦ信号である）。

【0022】

図１には、送信機経路から受信経路に切り替えるためのスイッチ（例えば、スイッチ１２４）が示されているが、ビームフォーマ１２２の他の実施形態では、デュプレクサなど、他のコンポーネントを使用することができる。更に、図１は、ビームフォーマ１２２が（「位相調整器」とも称され得る）位相シフタ１２６、１３０及び可変利得増幅器１２８、１３２を含む実施形態が示しているが、他の実施形態では、ビームフォーマ１２２のうちのいずれかが、ＴＸ信号及び／又はＲＸ信号の大きさ及び／又は位相を調整するための他のコンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、所望の位相調整が、代替的に、局部発振器（ＬＯ）経路内の位相シフトモジュールを使用して実行され得るので、ビームフォーマ１２２のうちの１つ以上が、位相シフタ１２６及び／又は位相シフタ１３０を含まなくてもよい。他の実施形態では、ＬＯ経路内で実行される位相調整が、ビームフォーマ１２２の位相シフタを使用してＲＦ経路内で実行される位相調整と組み合わせられ得る。

【0023】

ＵＤＣの詳細に目を向けると、一般に、ＵＤＣ回路１４０は、アップコンバータ及び／又はダウンコンバータサーキットリを含み得、例えば、様々な実施形態において、ＵＤＣ回路１４０は、１）アップコンバータ回路は含むがダウンコンバータ回路は含まない、２）ダウンコンバータ回路は含むがアップコンバータ回路は含まない、又は３）アップコンバータ回路及びダウンコンバータ回路の両方を含む場合がある。図１に示されたように、いくつかの実施形態では、ＵＤＣ回路１４０のダウンコンバータ回路は、増幅器１４２及びミキサ１４４を含み得、一方で、ＵＤＣ回路１４０のアップコンバータ回路は、増幅器１４６及びミキサ１４８を含み得る。いくつかの実施形態では、ＵＤＣ回路１４０は、位相シフトモジュール１５０を更に含み得る。

【0024】

様々な実施形態において、「ＵＤＣ回路」という用語は、周波数変換サーキットリ（例えば、無線送信のためにＲＦ信号に対して上方変換を実行するように構成された周波数ミキサ、受信したＲＦ信号の下方変換を実行するように構成された周波数ミキサ、又は両方）、並びにフィルタ、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）、デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）、トランスフォーマー、及び周波数ミキサに関連して典型的に使用される他の回路素子など、この用語のより広い意味に含まれ得る任意の他のコンポーネントを含むように使用され得る。これらの変形体の全てにおいて、「ＵＤＣ回路」という用語は、ＵＤＣ回路１４０がＴＸ経路に関する回路素子のみを含む実装態様（例えば、上方変換ミキサのみを含んで下方変換ミキサは含まず、そのような実装態様では、ＵＤＣ回路は、送信のためのＲＦ信号を生成するためのＲＦ送信機として／ＲＦ送信機内に使用され得る）、ＵＤＣ回路１４０がＲＸ経路に関する回路素子のみを含む実装態様（例えば、下方変換ミキサのみを含んで上方変換ミキサは含まず、そのような実装態様では、ＵＤＣ回路１４０は、受信したＲＦ信号を下方変換するために、ＲＦ受信機内として／ＲＦ受信機内に使用され得、例えば、ＵＤＣ回路１４０は、フェーズドアレイアンテナ１１０のアンテナ素子が受信機として作用するか又は使用されることを可能にし得る）、並びにＵＤＣ回路１４０が両方、ＴＸ経路の両方の回路素子及びＲＸ経路の回路素子を含む実装態様（例えば、上方変換ミキサ及び下方変換ミキサの両方を含み、そのような実装態様では、ＵＤＣ回路１４０は、ＲＦ送受信機として／ＲＦ送受信機内に使用され得、例えば、ＵＤＣ回路１４０は、フェーズドアレイアンテナ１１０のアンテナ素子が送受信機として作用するか又は使用されることを可能にし得る）に応じる。

【0025】

図１には、単一のＵＤＣ回路１４０が示されているが、上方変換ＲＦ信号をビームフォーマ１２２のうちのいずれか１つに提供し、かつ／又は下方変換されるべきＲＦ信号をビームフォーマ１２２のうちのいずれか１つから受信するために、複数のＵＤＣ回路１４０がアンテナ装置１００に含まれ得る。各ＵＤＣ回路１４０は、例えば、スプリッタ／コンバイナ１３０を使用して、ビームフォーマアレイ１２０の複数のビームフォーマ１２２に関連付けられ得る。これは、図１では、ビームフォーマアレイ１２０及びＵＤＣ回路１４０の様々な要素を接続するスプリッタ／コンバイナ１３０内の破線及び点線を用いて、概略的に示されている。すなわち、図１は、破線がＵＤＣ回路１４０のダウンコンバータ回路（すなわち、増幅器１４２）を２つの異なるビームフォーマ１２２のＲＸ経路に接続し、点線がＵＤＣ回路１４０のアップコンバータ回路（すなわち、増幅器１４６）を２つの異なるビームフォーマ１２２のＴＸ経路に接続していることを示す。例えば、フェーズドアレイアンテナ１１０の９６個の単一偏波アンテナ素子１１２に関連付けられた、９６個のビームフォーマ１２２がビームフォーマアレイ１２０内に存在し得る。

【0026】

いくつかの実施形態では、ＵＤＣ回路１４０のダウンコンバータ経路（例えば、ＲＸ経路）内のミキサ１４４は、「少なくとも」２つの入力及び１つの出力を有し得る。ミキサ１４４の入力のうちの一方は、例えば、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）であり得る増幅器１４２からの入力を含み得る。ミキサ１４４の第２の入力は、ＬＯ信号１６０を示す入力を含み得る。いくつかの実施形態では、位相シフトは、（ＲＦ経路内の位相シフトに追加的又は代替的に）ＬＯ経路内に実装され得、その場合、ＬＯ信号１６０は、まず、位相シフトモジュール１５０に提供され得、次いで、位相シフトされたＬＯ信号１６０が、ミキサ１４４への第２の入力として提供される。ＬＯ経路内の位相シフトが実装されない実施形態では、位相シフトモジュール１５０は不在であり得、ミキサ１４４の第２の入力は、ＬＯ信号１６０を受信するように構成され得る。ミキサ１４４の１つの出力は、例えば、ＩＦ信号１５６であり得る下方変換信号１５６を提供するための出力である。ミキサ１４４は、その第１の入力において、ビームフォーマ１２２のうちの１つのＲＸ経路からＲＦＲＸ信号を、それが増幅器１４２によって増幅された後に受信し、その第２の入力において、位相シフトモジュール１５０からの信号又はＬＯ信号１６０自体のいずれかを受信し、これら２つの信号を混合して、ＲＦＲＸ信号をより低い周波数に下方変換し、下方変換ＲＸ信号１５６、例えば、ＩＦのＲＸ信号を生成するように構成され得る。したがって、ＵＤＣ回路１４０のダウンコンバータ経路内のミキサ１４４は、「下方変換ミキサ」と称され得る。

【0027】

いくつかの実施形態では、ＵＤＣ回路１４０のアップコンバータ経路（例えば、ＴＸ経路）内のミキサ１４８は、少なくとも、２つの入力及び１つの出力を有し得る。ミキサ１４８の第１の入力は、より低い周波数のＴＸ信号１５８、例えばＩＦのＴＸ信号を受信するための入力であり得る。ミキサ１４８の第２の入力は、ＬＯ信号１６０を示す入力を含み得る。位相シフトが（ＲＦ経路内の位相シフトに追加的又は代替的のいずれかで）ＬＯ経路内に実装される実施形態では、ＬＯ信号１６０は、まず、位相シフトモジュール１５０に提供され得、次いで、位相シフトされたＬＯ信号１６０が、ミキサ１４８への第２の入力として提供される。ＬＯ経路内の位相シフトが実装されない実施形態では、位相シフトモジュール１５０は不在であり得、ミキサ１４８の第２の入力は、ＬＯ信号１６０を受信するように構成され得る。ミキサ１４８の１つの出力は、例えば、電力増幅器（ＰＡ）であり得る増幅器１４６への出力である。ミキサ１４８は、その第１の入力においてＩＦＴＸ信号１５８（例えば、送信されるべきより低い周波数の、例えば、ＩＦの信号）を受信し、その第２の入力において位相シフトモジュール１５０からの信号又はＬＯ信号１６０自体のいずれかを受信し、これら２つの信号を混合して、ＩＦＴＸ信号を所望のＲＦ周波数に上方変換し、それが増幅器１４６によって増幅された後に、ビームフォーマ１２２のうちの１つのＴＸ経路に提供されるべき上方変換ＲＦＴＸ信号を生成するように構成され得る。したがって、ＵＤＣ回路１４０のダウンコンバータ経路内のミキサ１４８は、「上方変換ミキサ」と称され得る。

【0028】

いくつかの実施形態では、増幅器１２８はＰＡであり得、かつ／又は増幅器１３２はＬＮＡであり得る。

【0029】

通信及び電子工学において知られているように、ＩＦは、搬送波が送信又は受信における中間段階としてシフトされる周波数である。ヘテロダイニングと呼ばれるプロセスにおいて搬送波信号をＬＯ信号と混合することによって、ＩＦ信号を作り出し得、差分周波数又はうなり周波数の信号がもたらされる。いくつかの理由で、ＩＦへの変換が有用となり得る。１つの理由は、いくつかのフィルタ段が使用されるとき、それらを全て固定周波数に設定することができ、作り易く、調整し易くなるからことである。別の理由は、より低い周波数のトランジスタは一般により高い利得を有し、そこで、より少ない段が必要とされ得ることである。また別の理由は、より低い固定周波数においてはっきりした選択性のフィルタを作り出することが容易になり得るので、周波数選択性を改善することである。本明細書で提供される一部の説明は、信号１５６及び１５８をＩＦ信号として言及しているが、これらの説明は、信号１５６及び１５８がベースバンド信号である実施形態にも同等に適用可能であることにも留意されたい。そのような実施形態では、ミキサ１４４及び１４８の周波数混合は、混合を実行するのに使用されるＬＯ信号１６０がＲＦＲＸ／ＴＸ周波数帯域における中心周波数を有し得るゼロＩＦ混合（「ゼロＩＦ変換」とも称される）であり得る。

【0030】

図１には具体的には示されていないが、更なる実施形態では、ＵＤＣ回路１４０は、不整合による同相及び直交（ＩＱ）信号の不均衡を緩和するように構成されたバランサを、例えば、ＴＸ経路及びＲＸ経路の各々に、更に含み得る。更に、やはり図１には具体的には示されていないが、他の実施形態では、アンテナ装置１００は、本明細書に記載されているようなフェーズドアレイアンテナ１１０、ビームフォーマアレイ１２０、及びＵＤＣ回路１４０の組み合わせの更なるインスタンスを含み得る。

【0031】

コントローラ１７０は、アンテナ装置１００の様々な部品の動作を制御するように構成された任意の好適なデバイスを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１７０は、アンテナ装置１００内に実装された位相シフトの量及びタイミングを制御し得る。別の例において、いくつかの実施形態では、コントローラ１７０は、アンテナアレイ１１０内に実装された広い走査範囲を有する円偏波アンテナに提供される、様々な信号、及びそれらの信号のタイミングを制御し得る。

【0032】

アンテナ装置１００は、フェーズドアレイアンテナ１１０の電磁放射パターンを特定の方向に操向することができ、それによって、フェーズドアレイアンテナ１１０がその方向にメインビームを発生させ、他の方向にサイドローブを発生させるのを可能にする。放射パターンのメインビームは、送信された信号の位相に基づき、送信されたＲＦ信号の建設的干渉に基づいて生成される。サイドローブレベルは、アンテナ素子によって送信されたＲＦ信号の振幅によって決定され得る。アンテナ装置１００は、例えば、ビームフォーマ１２２の位相シフタ及び／又は位相シフトモジュール１５０を使用して、アンテナ素子１１２に位相シフタ設定を提供することによって、所望のアンテナパターンを生成することができる。

【0033】

図２Ａ及び図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するために使用され得る例示的なアンテナスーパー素子２００の概略図を提供する。スーパー素子２００は、図１に示されたアンテナ装置１００のアンテナ素子１１２のうちの１つの一例であり得る。

【0034】

図２Ａに示されたように、スーパー素子２００は、複数のパッチ２１０、例えば、４つのパッチ２１０－１～２１０－４を含み得る。パッチ２１０の各々は、順次供給されるアンテナであり得る。異なるパッチ２１０には、順次９０度ずつ異なる位相を有する信号が順次供給され得、例えば、第１のパッチ２１０－１には０度の位相を有する信号が供給され得、第２のパッチ２１０－２には－９０度の位相を有する信号が供給され得、第３のパッチ２１０－３には－１８０度の位相を有する信号が供給され得、第４のパッチ２１０－４には－２７０度の位相を有する信号が供給され得る。各パッチ２１０は、例えば、図２Ａに示されたように、パッチに成形された好適な導電性材料の層として設けられ得る（図２Ａの灰色は、導電性材料を示す）。ここで、パッチ２１０を、パッチ２１０－１を参照して説明する（類似の説明が、スーパー素子２００の他のパッチ２１０に適用可能である）。

【0035】

図２Ａに示されたように、パッチ２１０－１は、パッチ２１０－１の導電性材料内の開口部（例えば、不連続部）である、２つのリング状開口部２１２－１及び２１２－２を含み得る。それぞれの励起ビア２１４が、開口部２１２の各々によって囲まれた導電性材料に結合するように、例えば、図２Ａに示されたように、開口部２１２の各々によって囲まれた導電性材料の実質的に中心に結合するように配置され得、励起ビア２１４－１は開口部２１２－１によって囲まれた導電性材料に結合し、励起ビア２１４－２は開口部２１２－２によって囲まれた導電性材料に結合している。所与の励起ビア２１４が開口部２１２のそれぞれのものによって囲まれた導電性材料を結合する（例えば、それと接触する）領域を表す点（例えば、接点）は、アンテナパッチ２１０が設けられている層内の「接続点」と称され得る。

【0036】

図２Ａに示されたように、開口部２１２は、完全なリング状開口部ではない。むしろ、開口部２１２の各々のリングは、開口部２１２内の導電性材料と、パッチ２１０－１内であるが開口部２１２の外にある導電性材料とに連続している導電性材料の一部分によって中断されている。開口部２１２内の導電性材料と、パッチ２１０－１内であるが開口部２１２の外にある導電性材料とを結合する導電性材料のそのような一部分は、比較的短い「伝送線」と称され得（「励起線」とも称され得）、図２Ａでは、開口部２１２－１のリングを中断する伝送線２１６－１と、開口部２１２－２のリングを中断する伝送線２１６－２として標識されている。

【0037】

ビア２１４－１及び２１４－２の各々は、互いに直交する偏波を有する信号を支援するように構成されている。伝送線２１６－１及び２１６－２は、それぞれのビア２１４によって支援される信号の偏波に対応する方向に配向されている。例えば、ビア２１４－１は、水平偏波を有する信号を支援するように構成され得、したがって、伝送線２１６－１は、水平方向に配向され、一方で、ビア２１４－２は、垂直偏波を有する信号を支援するように構成され得、したがって、伝送線２１６－２は、垂直方向に配向されている。これは、単一の供給ビアが各パッチに接続されている、順次供給されるパッチを使用する円偏波アンテナの従来の実装態様とは明確な違いである。供給ビアを、直交偏波を支援する２つの供給ビア２１４に分離し、所与のパッチ２１０内のそれぞれの伝送線２１６を使用して各偏波を強制することによって、軸比のより低い値が、より広い走査角に対して達成され得る。

【0038】

やはり図２Ａに示されたように、いくつかの実施形態では、パッチ２１０の各々は、それぞれの寄生伝送線２１８に関連付けられ得、より広い走査角のための円偏波を強制するための（例えば、軸比の低い値を実現するための）追加方法を提供する。寄生伝送線２１８の一部分２１９－２は、パッチ２１０内の信号の電場を垂直方向に向かうよう強制する垂直カプラとして作用し得、一方で、寄生伝送線２１８の部分２１９－２は、パッチ２１０内の信号の電場を水平方向に向かうよう強制する水平カプラとして作用し得る。パッチ２１０の動作中、寄生伝送線２１８は、電気的に浮動であり得る（例えば、任意の電圧／電流源に接続されていなくてもよい）。

【0039】

いくつかの実施形態では、パッチ２１０－１は、アンテナ反射減衰量を改善するための追加開口部２２０（又は複数のそのような開口部）を含み得る。

【0040】

図２Ａの図において、各パッチ２１０内の２つの開口部２１２は、融合するように示されている（例えば、それらの側部のうちの１つに触れている）。しかしながら、他の実施形態では、図２Ｂに示されたように、これは必ずしもそうである必要はない。図２Ｂは、各パッチ２１０内の開口部２１２が接触していないことを除いて、図２Ａに示されたものと実質的に同じであるスーパー素子２００の実施形態を示す。更に、開口部２１２は、図２Ａ及び図２Ｂにはリング形状として示されているが、スーパー素子２００の他の実施形態では、開口部２１２は、リングに類似し、利用可能な処理技術を使用して製造することが可能又は不可避である任意の他の形状を有し得る。例えば、スーパー素子２００のいくつかの実施形態では、開口部２１２は、多角形に基づいていながら、リングに類似し得る。合わせて、その開口部２１２を有し、かつ、実装されている場合には、対応する寄生伝送線２１８及び／又は追加開口部２２０を有する所与のアンテナパッチ２１０は、スーパー素子２００のアンテナ素子２３０と見なされ得る。そうして、スーパー素子２００は、４つのそのようなアンテナ素子２３０を含み得、それらの各々は、そのスーパー素子２００の隣接するアンテナ素子２３０に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている。図面を煩雑にしないために、図２Ａ及び図２Ｂには、アンテナ素子２３０のうちの１つの概略を示し、破線の輪郭がアンテナ素子２３０－２についてのみ付されているが、４つのそのようなアンテナ素子２３０が示されている。本明細書に記載の実施形態のうちのいずれかによるスーパー素子２００を使用して、図１に示されたアンテナアレイ１００のアンテナ素子１１２のうちのいずれかを実装し得る。

【0041】

図３は、本開示のいくつかの実施形態による、図２Ａ及び図２Ｂに示されたアンテナスーパー素子、例えばスーパー素子２００の異なるパッチのビア対に信号を提供するための例示的な層３００の概略図を提供する。層３００は、例えば、図２Ａ及び図２Ｂの図に示されたものの下の層に提供され得る（図３並びに図２Ａ及び図２Ｂの両方が、基板／ウエハ／支持構造の上の異なる層を上から見た図を提供している）。図３は、図２Ａ及び図２Ｂのスーパー素子２００の４つのパッチ２１０の各々のビア対２１４を示しており、図３では、異なるパッチ２１０は、（それらが図２Ａ及び図２Ｂで標識されているのと同様に）それらの位相オフセット０度、－９０度、－１８０度、及び－２７０度によって標識されている。やはり図２Ａ及び図２Ｂと同様に、図３には、パッチ２１０－１のみが記述及び標識され、類似の説明が、スーパー素子２００の他のパッチ２１０に適用可能である。

【0042】

図３に示されたように、供給源３０２が、層３００内の伝送線３０４に結合され得、伝送線３０４は、供給源３０２を第１のビア２１４－１に結合する。供給源３０２は、「励起源」３０２と称され得、ＲＦ信号を供給ビア２１４－１に（例えば、層３００が図２Ａ及び図２Ｂの図の下に設けられている場合、ビア２１４－１の底部に）送達する伝送線３０４に供給する波ポートを提供するように構成されている。励起源３０２は、例えば、上記のビームフォーマ１２２のうちの１つの出力であり得、スーパー素子２００のパッチ２１０－１によって送信されるべき信号（例えば、線形偏波信号）を提供するように構成されている。ビア２１４－１は、励起源３０２から提供された信号に９０度の位相シフトを適用するように構成された１／４波長の伝送線であり得る、伝送線３０６によってビア２１４－２に結合され得る。このようにして、ビア２１４－２内を伝播する信号は、ビア２１４－１内を伝播する信号に対して９０度位相シフトされ得、したがって、パッチ２１０－１のこれら２つのビア内に直交（例えば、垂直及び水平）線形偏波を実現する。所与の励起ビア２１４が層３００の導電性材料を結合する（例えば、それと接触する）領域を表す点は、層３００内の「接続点」と称され得る。層３００は、アンテナパッチ２１０の層の下にあり得、その場合、層３００は、アンテナパッチ２００がその上に設けられている支持構造（例えば、ＰＣＢ又はＰＣＢの一部分）とアンテナパッチ２１０の層との間に存在し得る。

【0043】

図３はまた、漏れを最小限に抑えるためにパッチ２１０－１のビア２１４－１及び２１４－２内にＲＦ信号をシールドするように構成された複数の遮蔽ビア３０８（そのうちの１つだけが標識されている）を示す。そのような実装態様はＰＣＢ用途に特に好適であるので、図３には、複数の遮蔽ビア３０８が示されている。各遮蔽ビア３０８は、ビア２１４及びパッチ２１０－１の残りの部分の導電性材料から電気的に絶縁された接地電位に結合された導電性材料を含むビアであり得る。しかしながら、他の実施形態では、導電性材料の垂直配向連続層を代わりに使用して、アンテナパッチ２１０の導電性材料から分離させ、接地電位に結合し得る。

【0044】

励起源３１０は、図３では、第１のパッチ２１０－１についてのみ標識されているが、同じスキーム及び９０度の漸進的位相シフトを有する他のソースを使用して、スーパー素子２００の他のパッチ２１０－２～２１０－４の類似の素子に供給し得る。したがって、スーパー素子２００では、異なるパッチ２１０－１～２１０－４の間に９０度の位相シフトが存在し、加えて、パッチ２１０の各々内に別の９０度の位相シフトが存在して、ビア２１４－１及び２１４－２内の信号に垂直及び水平（直交）偏波を提供する。

【0045】

説明の一部は、本明細書では、ビア２１４に信号を供給することのために（例えば、伝送経路のために）提供されているが、類似の説明が、他の方向に進む信号（例えば、受信経路の信号）に適用可能である。

【0046】

図４は、本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するために使用され得る例示的なアンテナスーパー素子、例えばスーパー素子２００について、ブロードサイド方向に対して測定される角度の関数としての軸比のグラフ４００を示す。この例では、シータはブロードサイド方向から測定された角度であり、シータが１８０度に等しいということは、ブロードサイド方向を示し、シータが、例えば、２４０度に等しい場合、メインビームはブロードサイド方向から６０度離れていることを意味する。グラフ４００は、ブロードサイドからおよそ７５度離れた角度で３．６ｄＢ未満の軸比を示す。

【0047】

図５は、本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを実装するために使用され得る例示的なアンテナスーパー素子、例えばスーパー素子２００について、信号周波数の関数としての、反射減衰量を表す拡散パラメータ（ｓパラメータ）の大きさのグラフ５００を示す。グラフ５００は、－９．５ｄＢ未満の反射減衰量が達成され得ることを示す。

【0048】

いくつかの実施形態では、本明細書に記載されているような広い走査範囲を有する円偏波アンテナを有するフェーズドアレイアンテナは、無線通信に使用される様々なＲＦデバイス及びシステムに含まれ得る。例示のみを目的として、本明細書に記載の広い走査範囲を有する円偏波アンテナを有するフェーズドアレイアンテナのうちのいずれかを含み得る１つの例示的なＲＦデバイスを図６に示し、以下に説明する。しかしながら、一般に、本明細書に記載されているような広い走査範囲を有する円偏波アンテナを有するフェーズドアレイアンテナは、他のＲＦデバイス及びシステムに含まれ得、それらの全ては、本開示の範囲内である。

【0049】

図６は、本開示のいくつかの実施形態による、広い走査範囲を有する円偏波アンテナを有するフェーズドアレイアンテナが実装され得る例示的なＲＦデバイス６００、例えば、ＲＦ送受信機のブロック図である。

【0050】

一般に、ＲＦデバイス６００は、約３ｋＨｚ～約３００ＧＨｚのＲＦ範囲の電磁波の形態の信号の無線の送信及び／又は受信を支援し得る任意のデバイス又はシステムであり得る。いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００は、例えば、ＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ（登録商標）、又はＬＴＥなどの任意の好適なセルラー無線通信技術の基地局（ＢＳ）又はユーザ機器（ＵＥ）デバイスにおける無線通信に使用され得る。更なる例では、ＲＦデバイス６００は、例えば、５Ｇワイヤレス（例えば、例えばおよそ５～１５ミリメートルの範囲の波長に対応する、およそ２０～６０ＧＨｚの範囲の周波数を有する、高周波／短波長スペクトル）などのｍｍ波無線技術のＢＳ又はＵＥデバイスとして、又は、例えばその中に、使用され得る。また別の例では、ＲＦデバイス６００は、例えば、デスクトップ、ラップトップ、ビデオゲームコンソール、スマートフォン、タブレット、スマートＴＶ、デジタルオーディオプレーヤー、車、プリンタ、その他などのＷｉ‐Ｆｉ対応デバイスにおいて、Ｗｉ‐Ｆｉ技術（例えば、およそ７ｃｍの波長に対応する２．４ＧＨｚの周波数帯域、又はおよそ５ｃｍの波長に対応する５．８ＧＨｚの周波数帯域）を使用する無線通信に使用され得る。いくつかの実装態様では、Ｗｉ‐Ｆｉ対応デバイスは、例えば、他のノード、例えば、スマートセンサとデータを通信するように構成されたスマートシステム内のノードであり得る。更に別の例では、ＲＦデバイス６００は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術（例えば、およそ７ｃｍの波長に対応するおよそ２．４～およそ２．４８５ＧＨｚの周波数帯域）を使用する無線通信に使用され得る。他の実施形態では、ＲＦデバイス６００は、例えば、自動車レーダーシステム内、又はＭＲＬなどの医療用途において、通信以外の目的でＲＦ信号を送信及び／又は受信するために使用され得る。

【0051】

様々な実施形態において、ＲＦデバイス６００は、セルラーネットワークで使用され得る周波数割り当ての周波数ドメインデュプレックス（ＦＤＤ）又は時間ドメインデュプレックス（ＴＤＤ）変形態様に含まれ得る。ＦＤＤシステムでは、アップリンク（例えば、ＵＥデバイスからＢＳに送信されるＲＦ信号）及びダウンリンク（例えば、ＢＳからＵＳデバイスに送信されるＲＦ信号）は、同時に別個の周波数帯域を使用し得る。ＴＤＤシステムでは、アップリンク及びダウンリンクは、同じ周波数を、但し異なる時間に、使用し得る。

【0052】

図６には、いくつかのコンポーネントがＲＦデバイス６００に含まれるとして示されているが、これらのコンポーネントのうちのいずれか１つ以上は、用途に好適なように、省略又は重複され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００は、ＲＦ信号の無線の送信及び受信の両方を支援するＲＦデバイス（例えば、ＲＦ送受信機）であり得、その場合、それは、本明細書で送信（ＴＸ）経路と称されるもののコンポーネントと、本明細書で受信（ＲＸ）経路と称されるもののコンポーネントとの両方を含み得る。しかしながら、他の実施形態では、ＲＦデバイス６００は、無線受信のみを支援するＲＦデバイス（例えば、ＲＦ受信機）であり得、その場合、それは、ＲＸ経路のコンポーネントは含むが、ＴＸ経路のコンポーネントは含み得ず、或いは、ＲＦデバイス６００は、無線送信のみを支援するＲＦデバイス（例えば、ＲＦ送信機）であり得、その場合、それは、ＴＸ経路のコンポーネントは含むが、ＲＸ経路のコンポーネントは含み得ない。

【0053】

いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００に含まれるいくつかの又は全てのコンポーネントが、１つ以上のマザーボードに取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、これらのコンポーネントのいくつか又は全ては、単一のダイ上、例えば、単一のシステムオンチップ（ＳＯＣ）ダイ上に製造される。

【0054】

加えて、様々な実施形態において、ＲＦデバイス６００は、図６に示されたコンポーネントのうちの１つ以上を含まないことがあるが、ＲＦデバイス６００は、その１つ以上のコンポーネントに結合するためのインターフェースサーキットリを含み得る。例えば、ＲＦデバイス６００は、デジタル処理ユニット６０８を含まないことがあるが、デジタル処理ユニット６０８が結合され得るインターフェースサーキットリ（例えば、コネクタ及び支援サーキットリ）を含み得る。別の例では、ＲＦデバイス６００は、ＬＯ６０６を含まないことがあるが、ＬＯ６０６が結合され得るインターフェースサーキットリ（例えば、コネクタ及び支援サーキットリ）を含み得る。

【0055】

図６に示されたように、ＲＦデバイス６００は、アンテナ６０２、デュプレクサ６０４（例えば、ＲＦデバイス６００がＦＤＤＲＦデバイスである場合であり、そうでない場合は、デュプレクサ６０４は省略され得る）、ＬＯ６０６、デジタル処理ユニット６０８を含み得る。やはり図６に示されたように、ＲＦデバイス６００は、ＲＸ経路増幅器６１２、ＲＸ経路プレミックスフィルタ６１４、ＲＸ経路ミキサ６１６、ＲＸ経路ポストミックスフィルタ６１８、及びＡＤＣ６２０を含み得るＲＸ経路を含み得る。図６に更に示されたように、ＲＦデバイス６００は、ＴＸ経路増幅器６２２、ＴＸ経路ポストミックスフィルタ６２４、ＴＸ経路ミキサ６２６、ＴＸ経路プレミックスフィルタ６２８、及びＤＡＣ６３０を含み得るＴＸ経路を含み得る。また更に、ＲＦデバイス６００は、インピーダンスチューナ６３２、ＲＦスイッチ６３４、及び制御ロジック６３６を更に含み得る。様々な実施形態において、ＲＦデバイス６００は、図６に示されたコンポーネントのうちのいずれかの複数のインスタンスを含み得る。いくつかの実施形態では、ＲＸ経路増幅器６１２、ＴＸ経路増幅器６２２、デュプレクサ６０４、及びＲＦスイッチ６３４は、ＲＦデバイス６００のＲＦフロントエンド（ＦＥ）を形成するか、又はその一部であると見なされ得る。いくつかの実施形態では、ＲＸ経路増幅器６１２、ＴＸ経路増幅器６２２、デュプレクサ６０４、及びＲＦスイッチ６３４は、ＲＦデバイス６００のＲＦＦＥを形成するか、又はその一部であると見なされ得る。いくつかの実施形態では、ＲＸ経路ミキサ６１６及びＴＸ経路ミキサ６２６は（場合によっては、図６に示されたそれらの関連プレミックス及びポストミックスフィルタと共に）、ＲＦデバイス６００のＲＦ送受信機（又は、ＲＸ経路若しくはＴＸ経路コンポーネントのみがそれぞれＲＦデバイス６００に含まれる場合、ＲＦ受信機若しくはＲＦ送信機）を形成するか、又はその一部であると見なされ得る。いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００は、制御ロジック６３６として図６に示された１つ以上の制御ロジック素子／回路、例えば、ＲＦＦＥ制御インターフェースを更に含み得る。いくつかの実施形態では、制御ロジック６３６は、複雑なＲＦシステム環境の制御を強化する、エンベロープ追跡技術の実装を支援する、又はＲＦデバイス６００内の消散電力を低減するなどの機能を実行するために使用され得る。いくつかの実施形態では、制御ロジック６３６は、本明細書に記載されているような広い走査範囲を有する円偏波アンテナの動作を制御し得る。

【0056】

アンテナ６０２は、任意の無線標準又はプロトコル、例えば、Ｗｉ‐Ｆｉ、ＬＴＥ、又はＧＳＭ、並びに３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以上に指定された任意の他の無線プロトコルに従って、ＲＦ信号を無線で送信及び／又は受信するように構成され得る。ＲＦデバイス６００がＦＤＤ送受信機である場合、アンテナ６０２は、別個の、例えば、非重複及び非連続の周波数帯域内の、例えば、互いに２０ＭＨｚ離れた帯域内の通信信号の同時受信及び送信用に構成され得る。ＲＦデバイス６００がＴＤＤ送受信機である場合、アンテナ６０２は、ＴＸ経路及びＲＸ経路について同じ又は重複し得る周波数帯域内の通信信号の順次受信及び送信用に構成され得る。いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００は、マルチバンドＲＦデバイスであり得、その場合、アンテナ６０２は、別個の周波数帯域に複数のＲＦ成分を有する信号の同時受信用に構成され得、かつ／又は別個の周波数帯域に複数のＲＦ成分を有する信号の同時送信用に構成され得る。そのような実施形態では、アンテナ６０２は、単一の広帯域アンテナ又は複数の帯域固有アンテナ（例えば、各々が特定の周波数帯域内の信号を受信及び／又は送信するように構成された複数のアンテナ）であり得る。様々な実施形態において、アンテナ６０２は、本明細書に記載されているような広い走査範囲を有する円偏波アンテナを有するアンテナアレイであり得る。いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００は、アンテナの多様性を実装するために、１つを超えるアンテナ６０２を含み得る。いくつかのそのような実施形態では、ＲＦスイッチ６３４は、異なるアンテナ間を切り替えるために配備され得る。

【0057】

アンテナ６０２の出力は、デュプレクサ６０４の入力に結合され得る。デュプレクサ６０４は、デュプレクサ６０４とアンテナ６０２との間の単一の経路を介した双方向通信を可能にするために複数の信号をフィルタリングするように構成された任意の好適なコンポーネントであり得る。デュプレクサ６０４は、ＲＦデバイス６００のＲＸ経路にＲＸ信号を提供するように、かつＲＦデバイス６００のＴＸ経路からＴＸ信号を受信するように構成され得る。

【0058】

ＲＦデバイス６００は、アンテナ６０２によって受信されたＲＦ信号の下方変換及び／又はアンテナ６０２によって送信されるべき信号の上方変換に使用され得るＬＯ信号を提供するように構成された１つ以上のＬＯ６０６を含み得る。

【0059】

ＲＦデバイス６００は、１つ以上の処理デバイスを含み得るデジタル処理ユニット６０８を含み得る。デジタル処理ユニット６０８は、ＲＸ信号及び／又はＴＸ信号のデジタル処理に関する様々な機能を実行するように構成され得る。そのような機能の例としては、これらに限定されないが、デシメーション／ダウンサンプリング、エラー修正、デジタル下方変換又は上方変換、ＤＣオフセット相殺、自動利得制御などが挙げられる。図６には示されていないが、いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００は、デジタル処理ユニット６０８と協働するように構成されたメモリデバイスを更に含み得る。

【0060】

ＲＦデバイス６００に含まれ得るＲＸ経路の詳細に目を向けると、ＲＸ経路増幅器６１２は、ＬＮＡを含み得る。ＲＸ経路増幅器６１２の入力は、例えば、デュプレクサ６０４を介して、アンテナ６０２のアンテナポート（図示せず）に結合され得る。ＲＸ経路増幅器６１２は、アンテナ６０２によって受信されたＲＦ信号を増幅し得る。

【0061】

ＲＸ経路増幅器６１２の出力は、ＲＸ経路プレミックスフィルタ６１４の入力に結合され得、ＲＸ経路プレミックスフィルタ６１４は、ＲＸ経路増幅器６１２によって増幅された受信ＲＦ信号をフィルタリングするように構成された高調波又は帯域（例えば、低域）フィルタであり得る。

【0062】

ＲＸ経路プレミックスフィルタ６１４の出力は、ダウンコンバータとも称されるＲＸ経路ミキサ６１６の入力に結合され得る。ＲＸ経路ミキサ６１６は、２つの入力及び１つの出力を含み得る。第１の入力は、アンテナ６０２によって受信された信号を示す電流信号であり得るＲＸ信号を受信するように構成され得る（例えば、第１の入力は、ＲＸ経路プレミックスフィルタ６１４の出力を受信し得る）。第２の入力は、ＬＯ６０６のうちの１つからＬＯ信号を受信するように構成され得る。次いで、ＲＸ経路ミキサ６１６は、その２つの入力で受信された信号を混合して、ＲＸ経路ミキサ６１６の出力で提供される、下方変換ＲＸ信号を生成し得る。本明細書で使用される場合、下方変換は、受信したＲＦ信号をＬＯ信号と混合して、より低い周波数の信号を生成するプロセスを指す。特に、ＴＸ経路ミキサ（例えば、ダウンコンバータ）６１６は、２つの入力ポートに２つの入力周波数が提供されるときに、出力ポートに合計及び／又は差分周波数を生成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ＲＦデバイス６００は、ホモダイン、シンクロダイン、又はゼロＩＦ受信機としても知られる直接変換受信機（ＤＣＲ）を実装し得、その場合、ＲＸ経路ミキサ６１６は、周波数が無線信号の搬送周波数と同一であるか又は非常に近いＬＯ信号を使用して着信無線信号を復調するように構成され得る。他の実施形態では、ＲＦデバイス６００は、ＩＦへの下方変換を利用し得る。ＩＦは、受信されたＲＦ信号がＩＦにシフトされてから、受信信号中の情報の最終検出が行われる、超ヘテロダイン無線受信機に使用され得る。いくつかの実施形態では、ＲＸ経路ミキサ６１６は、いくつかのＩＦ変換段を含み得る。

【0063】

図６のＲＸ経路には、単一のＲＸ経路ミキサ６１６が示されているが、いくつかの実施形態では、ＲＸ経路ミキサ６１６は、直交ダウンコンバータとして実装され得、その場合、それは、第１のＲＸ経路ミキサ及び第２のＲＸ経路ミキサを含むであろう。第１のＲＸ経路ミキサは、アンテナ６０２によって受信されたＲＸ信号とＬＯ６０６によって提供されるＬＯ信号の同相成分とを混合することによって、下方変換を実行して同相（Ｉ）の下方変換ＲＸ信号を生成するように構成され得る。第２のＲＸ経路ミキサは、アンテナ６０２によって受信されたＲＸ信号と、局部発振器６０６によって提供されるＬＯ信号の直交成分とを混合することによって、下方変換を実行して直交（Ｑ）の下方変換ＲＸ信号を生成するように構成され得る（直交成分は、局部発振器信号の同相成分から位相が９０度オフセットされた成分である）。第１のＲＸ経路ミキサの出力は、Ｉ信号経路に提供され得、第２のＲＸ経路ミキサの出力は、Ｉ信号経路と位相が実質的に９０度外れ得るＱ信号経路に提供され得る。

【0064】

ＲＸ経路ミキサ６１６の出力は、任意選択的に、低域フィルタであり得るＲＸ経路ポストミックスフィルタ６１８に結合され得る。ＲＸ経路ミキサ６１６が、上述したように第１及び第２のミキサを実装する直交ミキサである場合、第１及び第２のミキサの出力にそれぞれ提供されるＩＱ成分は、フィルタ６１８に含まれるそれぞれ個々の第１及び第２のＲＸ経路ポストミックスフィルタに結合され得る。

【0065】

ＡＤＣ６２０は、ＲＸ経路ミキサ６１６からの混合ＲＸ信号をアナログドメインからデジタルドメインに変換するように構成され得る。ＡＤＣ６２０は、ＲＸ経路直交ミキサ６１６と同様に、ＩＱ成分において分離された下方変換ＲＸ経路信号をデジタル化するように構成された２つのＡＤＣを含み得る直交ＡＤＣであり得る。ＡＤＣ６２０の出力は、ＲＸ信号中の符号化された情報を抽出することができるように、ＲＸ信号のデジタル処理に関する様々な機能を実行するように構成されたデジタル処理ユニット６０８に提供され得る。

【0066】

ＲＦデバイス６００に含まれ得るＴＸ経路の詳細に目を向けると、後でアンテナ６０２によって送信されるべきデジタル信号（ＴＸ信号）は、デジタル処理ユニット６０８からＤＡＣ６３０に提供され得る。ＡＤＣ６２０と同様に、ＤＡＣ６３０は、それぞれ、デジタルＩ経路及びＱ経路のＴＸ信号成分をアナログ形式に変換するように構成された２つのＤＡＣを含み得る。

【0067】

任意選択的に、ＤＡＣ６３０の出力は、ＴＸ経路プレミックスフィルタ６２８に結合され得、ＴＸ経路プレミックスフィルタ６２８は、ＤＡＣ６３０によって出力されたアナログＴＸ信号から、所望の帯域の外の信号成分をフィルタリングして取り除くように構成された帯域（例えば、低域）フィルタ（又は、直交処理の場合には、一対の帯域、例えば、低域フィルタ）であり得る。次いで、デジタルＴＸ信号は、アップコンバータとも称され得るＴＸ経路ミキサ６２６に提供され得る。ＲＸ経路ミキサ６１６と同様に、ＴＸ経路ミキサ６２６は、ＩＱ成分混合のために、一対のＴＸ経路ミキサを含み得る。ＲＸ経路に含まれ得る第１及び第２のＲＸ経路ミキサと同様に、ＴＸ経路ミキサ６２６のＴＸ経路ミキサの各々は、２つの入力及び１つの出力を含み得る。第１の入力は、それぞれのＤＡＣ６３０によってアナログ形式に変換されたＴＸ信号成分を受信し得、それが、上方変換されて、送信されるべきＲＦ信号を生成する。第１のＴＸ経路ミキサは、ＤＡＣ６３０によってアナログ形式に変換されたＴＸ信号成分を、ＬＯ６０６から提供されるＴＸ経路ＬＯ信号の同相成分と混合することによって、同相（Ｉ）の上方変換信号を生成し得る（様々な実施形態において、ＬＯ６０６は、複数の異なるＬＯを含んでもよいし、又はＲＸ経路のミキサ６１６及びＴＸ経路のミキサ６２６に対して異なるＬＯ周波数を提供するように構成されてもよい）。第２のＴＸ経路ミキサは、ＤＡＣ６３０によってアナログ形式に変換されたＴＸ信号成分をＴＸ経路ＬＯ信号の直交成分と混合することによって、直交位相（Ｑ）上方変換信号を生成し得る。第２のＴＸ経路ミキサの出力は、第１のＴＸ経路ミキサの出力に加算されて、実際のＲＦ信号を作り出す。ＴＸ経路ミキサの各々の第２の入力は、ＬＯ６０６に結合され得る。

【0068】

任意選択的に、ＲＦデバイス６００は、ＴＸ経路ミキサ６２６の出力をフィルタリングするように構成されたＴＸ経路ポストミックスフィルタ６２４を含み得る。

【0069】

ＴＸ経路増幅器６２２は、電力増幅器のアレイを含み得る。

【0070】

様々な実施形態において、ＲＸ経路プレミックスフィルタ６１４、ＲＸ経路ポストミックスフィルタ６１８、ＴＸポストミックスフィルタ６２４、及びＴＸプレミックスフィルタ６２８のいずれも、ＲＦフィルタとして実装され得る。いくつかの実施形態では、ＲＦフィルタは、複数のＲＦフィルタ又はフィルタバンクとして実装され得る。フィルタバンクは、フィルタバンクの所望のフィルタリング特性を達成するために（例えば、フィルタバンクをプログラムするために）、複数のＲＦフィルタのうちのいずれか１つを選択的にオン及びオフに切り替える（例えば、複数のＲＦフィルタのうちのいずれか１つを作動させる）ように構成された、スイッチ、例えば、ＲＦスイッチ６３４に結合され得る複数のＲＦフィルタを含み得る。例えば、そのようなフィルタバンクは、ＲＦデバイス６００がＢＳ若しくはＵＥであるか又はＢＳ若しくはＵＥに含まれるときに、異なるＲＦ周波数範囲間を切り替えるために使用され得る。別の例では、そのようなフィルタバンクは、異なるデュプレックス距離でのＴＸ漏れを抑制するようにプログラム可能であり得る。

【0071】

インピーダンスチューナ６３２は、ＲＦデバイス６００内の信号損失を最小限に抑えるために、異なるＲＦ回路の入出力インピーダンスを整合させるように構成された任意の好適な回路を含み得る。例えば、インピーダンスチューナ６３２は、アンテナインピーダンスチューナを含み得る。アンテナのインピーダンスは、ＲＦデバイス６００が置かれている環境の関数であり、例えば、アンテナのインピーダンスは、例えば、アンテナが手で持たれているか、車の屋根に配置されているかなどによって変化するので、アンテナ６０２のインピーダンスを調整し得ることは特に有利であり得る。

【0072】

上述したように、ＲＦスイッチ６３４は、例えば、図６に示されたコンポーネントのうちのいずれか１つの複数のインスタンスの間で選択的に切り替えて、例えば、ＲＦデバイス６００の所望の挙動及び特性を達成するために、伝送経路を通して高周波信号をルーティングするように構成されたデバイスであり得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＲＦスイッチは、異なるアンテナ６０２を切り替えるために使用され得る。他の実施形態では、ＲＦスイッチは、ＲＦデバイス６００の複数のＲＦフィルタを（例えば、ＲＦフィルタのオン及びオフを選択的に切り替えることによって）切り替えるために使用され得る。典型的には、ＲＦシステムは、複数のそのようなＲＦスイッチを含むであろう。

【0073】

ＲＦデバイス６００は、簡略化バージョンを提供しており、更なる実施形態では、図６に具体的に示されていない他のコンポーネントが含まれ得る。例えば、ＲＦデバイス６００のＲＸ経路は、下方変換信号を増幅して電圧信号に変換するように構成され得る電流－電圧増幅器をＲＸ経路ミキサ６１６とＡＤＣ６２０との間に含み得る。別の例では、ＲＦデバイス６００のＲＸ経路は、平衡信号を生成するためのバラン変換器を含み得る。また別の例では、ＲＦデバイス６００は、例えば、ＲＸ経路又はＴＸ経路で使用される好適な位相ロックＬＯ信号を含み得るクロック生成器を更に含み得る。

【0074】

図７は、本明細書で説明されるような広い走査範囲を有する円偏波アンテナを動作させるためのシステム及び方法の少なくとも部分を実装するか又はそれらの実装態様を制御するように構成され得る例示的なデータ処理システム７００を示すブロック図を提供する。例えば、データ処理システム７００は、位相アンテナアレイの制御プロセッサを含んでもよいし、又はその中に含まれてもよく、例えば、データ処理システム７００は、本開示のいくつかの実施形態による、図６に示された、制御ロジック６３６を含んでもよいし、又はその中に含まれてもよい。

【0075】

図７に示されたように、データ処理システム７００は、システムバス７０６を通してメモリ素子７０４に結合された、少なくとも１つのプロセッサ７０２、例えば、ハードウェアプロセッサ７０２を含み得る。よって、データ処理システムは、メモリ素子７０４内にプログラムコードを記憶し得る。更に、プロセッサ７０２は、システムバス７０６を介してメモリ素子７０４からアクセスされるプログラムコードを実行し得る。１つの態様では、データ処理システムは、プログラムコードを記憶及び／又は実行するのに好適なコンピュータとして実装され得る。しかしながら、データ処理システム７００は、本開示内に記載の機能、特に本明細書に記載されているような広い走査範囲を有する円偏波アンテナを動作させることに関する機能を実行することができるプロセッサ及びメモリを含む任意のシステムの形態で実装され得ることを理解されたい。

【0076】

いくつかの実施形態では、プロセッサ７０２は、本明細書で検討されているようなアクティビティ、特に本明細書に記載されているような広い走査範囲を有する円偏波アンテナを動作させることに関するアクティビティを実行するためのソフトウェア又はアルゴリズムを実行することができる。プロセッサ７０２は、非限定的な例として、マイクロプロセッサ、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）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は仮想マシンプロセッサを含む、プログラマブルロジックを提供するハードウェア、ソフトウェア、又はファームウェアの任意の組み合わせを含み得る。プロセッサ７０２は、プロセッサ７０２がメモリ素子７０４から読み取る、又はメモリ素子７０４に書き込むことができるように、例えばダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）構成でメモリ素子７０４に通信可能に結合され得る。

【0077】

一般に、メモリ素子７０４は、ダブルデータレート（ＤＤＲ）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、同期ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、フラッシュ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光媒体、仮想メモリ領域、磁気メモリ若しくはテープメモリ、又は任意の他の好適な技術を含む、任意の好適な揮発性又は不揮発性メモリ技術を含み得る。特記なき限り、本明細書で検討されたメモリ素子のいずれも、広義の用語「メモリ」内に包含されるものとして解釈されるべきである。測定、処理、追跡、又はデータ処理システム７００のコンポーネントのいずれかとの間でやり取りされる情報は、任意のデータベース、レジスタ、制御リスト、キャッシュ、又は記憶装置構造において提供されることが可能であり、それらの全ては任意の好適な時間枠で参照することができる。任意のそのような記憶装置の選択肢が、本明細書で使用される場合の広義の「メモリ」という用語に含まれ得る。同様に、本明細書に記載の潜在的な処理要素、モジュール、及びマシンのいずれも、広義の「プロセッサ」という用語に包含されるものとして解釈されるべきである。本願の図に示された要素の各々、例えば、図１～図３及び図６に示された回路／コンポーネントのうちのいずれも、ネットワーク環境においてデータ又は情報を受信、送信、及び／又は別様に伝えるのに好適なインターフェースを含むことができ、したがって、それらは、例えば、これらの要素のうちの別のもののデータ処理システム７００と通信することができる。

【0078】

特定の例示的な実装態様では、本明細書に記載されているような広い走査範囲を有する円偏波アンテナを動作させるための機構は、非一時的媒体を含み得る１つ以上の有形媒体に符号化されたロジック、例えば、ＡＳＩＣに、ＤＳＰ命令に提供される埋め込みロジック、プロセッサ又は他の同様のマシンによって実行されるソフトウェア（潜在的にオブジェクトコード及びソースコードを含む）、その他によって実装され得る。これらのインスタンスのいくつかでは、図７に示されたメモリ素子７０４などのメモリ素子は、本明細書に記載の動作に使用されるデータ又は情報を記憶することができる。これは、本明細書に記載のアクティビティを遂行するように実行されるソフトウェア、ロジック、コード、又はプロセッサ命令を記憶することができるメモリ素子を含む。プロセッサは、本明細書に詳述された動作を達成するためのデータ又は情報に関連付けられた任意のタイプの命令を実行することができる。１つの例では、図７に示されたプロセッサ７０２などのプロセッサは、要素又は物品（例えば、データ）を、１つの状態又はモノから別の状態又はモノへ変形することができる。別の例では、本明細書に概説されたアクティビティは、固定ロジック又はプログラマブルロジック（例えば、プロセッサによって実行されるソフトウェア／コンピュータ命令）を用いて実装され得、本明細書で識別される要素は、何らかのタイプのプログラマブルプロセッサ、プログラマブルデジタルロジック（例えば、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ））、若しくはデジタルロジック、ソフトウェア、コード、電子命令を含むＡＳＩＣ、又はこれらの任意の好適な組み合わせとすることができる。

【0079】

メモリ素子７０４は、例えば、ローカルメモリ７０８及び１つ以上の大容量記憶デバイス７１０などの１つ以上の物理的メモリデバイスを含み得る。ローカルメモリは、プログラムコードの実際の実行中に一般的に使用されるＲＡＭ又は他の非永久メモリデバイスを指し得る。大容量記憶デバイスは、ハードドライブ又は他の永久データ記憶デバイスとして実装され得る。処理システム７００はまた、実行中に大容量記憶デバイス７１０からプログラムコードを読み出さなければならない回数を減らすために、少なくともいくつかのプログラムコードの一時記憶装置を提供する１つ以上のキャッシュメモリ（図示せず）も含み得る。

【0080】

図７に示されたように、メモリ素子７０４は、アプリケーション７１８を記憶し得る。様々な実施形態において、アプリケーション７１８は、ローカルメモリ７０８、１つ以上の大容量記憶デバイス７１０内に、又はローカルメモリ及び大容量記憶デバイスとは別に、記憶され得る。データ処理システム７００は、アプリケーション７１８の実行を容易にすることができるオペレーティングシステム（図７には示さず）を更に実行し得ることを理解されたい。実行可能プログラムコードの形態で実装されているアプリケーション７１８は、データ処理システム７００によって、例えば、プロセッサ７０２によって実行することができる。アプリケーションを実行することに応答して、データ処理システム７００は、本明細書に記載の１つ以上の動作又は方法ステップを実行するように構成され得る。

【0081】

入力デバイス７１２及び出力デバイス７１４として示された入／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスを、任意選択的に、データ処理システムに結合することができる。入力デバイスの例としては、これらに限定されないが、キーボード、マウスなどのポインティングデバイスなどを挙げ得る。出力デバイスの例としては、これらに限定されないが、モニタ又はディスプレイ、スピーカなどを挙げ得る。いくつかの実施形態では、出力デバイス７１４は、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ディスプレイなどの任意のタイプのスクリーンディスプレイ、又はダイヤル、気圧計、若しくはＬＥＤなどの任意の他のインジケータであり得る。いくつかの実装態様では、システムは、出力デバイス７１４のためのドライバ（図示せず）を含み得る。入力及び／又は出力デバイス７１２、７１４は、直接又は介在Ｉ／Ｏコントローラを通してのいずれかで、データ処理システムに結合され得る。

【0082】

一実施形態では、入力及び出力デバイスは、（図７では、入力デバイス７１２及び出力デバイス７１４を包囲する破線を用いて示された）複合入／出力デバイスとして実装され得る。そのような複合デバイスの一例は、「タッチスクリーンディスプレイ」又は単に「タッチスクリーン」と称されることもある、タッチセンサ式ディスプレイである。そのような実施形態では、デバイスへの入力は、タッチスクリーンディスプレイ上又はその近くでの、スタイラス又はユーザの指などの物理的な物体の動きによって提供され得る。

【0083】

任意選択的に、ネットワークアダプタ７１６がデータ処理システムに結合され、私設又は公共の介在ネットワークを通して他のシステム、コンピュータシステム、リモートネットワークデバイス、及び／又はリモートストレージデバイスに結合することを可能にし得る。ネットワークアダプタは、上記システム、デバイス及び／又はネットワークによってデータ処理システム７００に送信されるデータを受信するためのデータ受信機と、データ処理システム７００から上記システム、デバイス及び／又はネットワークにデータを送信するためのデータ送信機と、を備え得る。モデム、ケーブルモデム、及びイーサネットカードは、データ処理システム７００で使用され得る異なるタイプのネットワークアダプタの例である。

【0084】

本開示の実施形態が、図１～図７に示されたような例示的な実装態様に関して上記に説明されたが、当業者であれば、上記の様々な教示が多種多様な他の実装態様に適用可能であることが分かるであろう。例えば、本明細書に提供された説明は、無線通信システムの１つの例を提供する５Ｇシステムだけではなく、これらに限定されないが、Ｗｉ‐Ｆｉ技術又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術などの他の無線通信システムにも適用可能である。また別の例では、本明細書に提供された説明は、無線通信システムだけではなく、レーダーシステムなど、アンテナアレイが使用され得る任意の他のシステムにも適用可能である。

【0085】

特定のコンテクストでは、本明細書で検討された特徴は、自動車システム、医療システム、科学機器、無線及び有線通信、ラジオ、レーダー、並びにデジタル処理ベースのシステムに適用可能であり得る。

【0086】

上記実施形態の検討において、位相シフタ、ビア、及び／又は他のコンポーネントなど、システムのコンポーネントは、特定のサーキットリのニーズに対応するために、容易に交換、置換、又は別様に改変することができる。更に、補完的な電子デバイス、ハードウェア、ソフトウェア、その他の使用が、本明細書に記載されているような円偏波アンテナの走査範囲を延長することに関する本開示の教示を実装するのに等しく実行可能な選択肢を提供する。

【0087】

１つの例示的な実施形態では、本願図面の任意の数の電気回路が、関連電子デバイスの基板上に実装され得る。基板は、電子デバイスの内部電子システムの様々なコンポーネントを保持し、かつ更に、他の周辺装置のためのコネクタを提供することができる一般的な回路基板とすることができる。より具体的には、基板は、システムの他のコンポーネントがそれによって電気的に通信することができる電気接続部を提供することができる。（ＤＳＰ、マイクロプロセッサ、支援チップセット、その他を含む）任意の好適なプロセッサ、コンピュータ可読の非一時的メモリ素子、その他を、特定の構成ニーズ、処理要望事項、コンピュータ設計、その他に基づいて、基板に好適に結合することができる。外部記憶装置、追加センサ、オーディオ／ビデオディスプレイ用コントローラ、及び周辺デバイスなどの他のコンポーネントが、プラグインカードとして、ケーブルを介して基板に取り付けられたり、又は基板自体に組み込まれたりし得る。様々な実施形態において、本明細書に記載の機能性は、これらの機能を支援する構造に配置された１つ以上の構成可能な（例えば、プログラム可能な）要素内で作動するソフトウェア又はファームウェアとして、エミュレーション形態で実装され得る。エミュレーションを提供するソフトウェア又はファームウェアは、プロセッサがそれらの機能性を遂行することを可能にするための命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に提供され得る。

【0088】

別の例示的な実施形態では、本願図面の電気回路は、スタンドアロンモジュール（例えば、特定のアプリケーション又は機能を実行するように構成された関連コンポーネント及びサーキットリを有するデバイス）として実装されてもよいし、又は電子デバイスの特定用途向けハードウェアへのプラグインモジュールとして実装されてもよい。本開示の特定の実施形態は、ＳＯＣパッケージ内に、部分的又は全体的のいずれかで、容易に含まれ得ることに留意されたい。ＳＯＣは、コンピュータ又は他の電子システムのコンポーネントを単一のチップ内に統合する集積回路（ＩＣ）を表す。それは、デジタル、アナログ、混合信号機能、また多くの場合、ＲＦ機能を含み得、それらの全てが１つのチップ基板上で提供され得る。他の実施形態は、単一の電子パッケージ内に位置し、電子パッケージの至るところで互いに密接に相互作用するように構成された複数の別個のＩＣを有するマルチチップモジュール（ＭＣＭ）を含み得る。

【0089】

また、本明細書で概説された仕様、寸法、及び関係（例えば、図１～図７のシステムに示されたコンポーネントの数）は、単に、例及び教示のみを目的として提供されていることに留意することが必須である。そのような情報は、本開示の趣旨から逸脱することなく、大きく変動し得る。システムは、任意の好適な方法で確立することができることを理解されたい。同様の設計代替態様に沿って、本願図面の示された回路、コンポーネント、モジュール、及び要素のいずれも、考えられる様々な構成で組み合わせることができ、それらの全ては、明らかに、本明細書の広義の範囲内にある。前述の説明では、例示的な実施形態が、特定のコンポーネント構成を参照して説明された。様々な改変及び変更が、本開示の範囲から逸脱することなく、そのような実施形態に対して行い得る。したがって、説明及び図面は、制限的な意味ではなく、むしろ例示的な意味で捉えられるべきである。

【0090】

本開示の実施形態のいくつかの選択された例を以下にまとめる。

【0091】

例１は、アンテナアセンブリであって、支持構造（例えば、ＰＣＢ、又はＰＣＢの一部分）と、支持構上の第１の層（例えば、図２の図に示された層）内の導電性材料のアンテナパッチ（例えば、アンテナパッチ２１０－１）と、第１のビア（例えば、アンテナパッチ２１０－１のビア２１４－１）であって、支持構造上の第２の層（例えば、図３の図に示された層）内の第１のビア接続点と、アンテナパッチ内の第１のビア接続点（すなわち、支持構造上の第１の層内の第１のビア接続点）との間に延在する（かつ、それらに電気的に結合されている、例えば接触している）第１のビアと、第２のビア（例えば、アンテナパッチ２１０－１のビア２１４－２）であって、支持構造上の第２の層内の第２のビア接続点と、アンテナパッチ内の第２のビア接続点（すなわち、支持構造上の第１の層内の第２のビア接続点）との間に延在し（かつ、それらに電気的に結合され、例えば接触し）、アンテナパッチ内の第２のビア接続点はアンテナパッチ内の第１のビア接続点とは異なり、第２の層内の第２のビア接続点は第２の層内の第１のビア接続点とは異なる、第２のビアと、アンテナパッチの導電性材料の第１の開口部であって、アンテナパッチの導電性材料の第１の部分が、第１の開口部内に部分的にあるアンテナパッチの導電性材料の一部分と、第１の開口部の外にあるアンテナパッチの導電性材料の一部分との間にあるように、アンテナパッチ内の第１のビア接続点を部分的に囲む、第１の開口部と、アンテナパッチの導電性材料の第２の開口部であって、アンテナパッチの導電性材料の第２の部分が、第２の開口部内に部分的にあるアンテナパッチの導電性材料の一部分と、第２の開口部の外にあるアンテナパッチの導電性材料の一部分との間にあるように、アンテナパッチ内の第２のビア接続点を部分的に囲む、第２の開口部と、を備え、アンテナパッチの導電性材料の第１の部分はアンテナパッチの導電性材料の第２の部分に実質的に垂直である、アンテナアセンブリを提供する。

【0092】

例２は、第１の開口部が、アンテナパッチの導電性材料の第１の部分を除いて、アンテナパッチ内の第１のビア接続点を囲む連続開口部である、例１に記載のアンテナアセンブリを提供する。同様に、第２の開口部は、アンテナパッチの導電性材料の第２の部分を除いて、アンテナパッチ内の第２のビア接続点を囲む連続開口部であり得る。

【0093】

例３は、第１の開口部がリング状開口部である、例２に記載のアンテナアセンブリを提供する。同様に、第２の開口部は、リング状開口部であり得る。

【0094】

例４は、第１の開口部の一部分が第２の開口部の一部分と接触している、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0095】

例５は、アンテナパッチ内の第１のビア接続点が、実質的に第１の開口部の中心にある、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。同様に、アンテナパッチ内の第２のビア接続点は、実質的に第２の開口部の中心にあり得る。

【0096】

例６は、第２の層内の第１のビア接続点と第２の層内の第２のビア接続点との間に延在する（かつ、それらに電気的に結合されている、例えば、接触している）伝送線（例えば、伝送線３０８）を更に含む、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0097】

例７は、伝送線が１／４波長伝送線である、例６に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0098】

例８は、第２の層内の第１のビア接続点又は第２の層内の第２のビア接続点のいずれかに結合された信号相互接続部（例えば、伝送線３０４）を更に含む、例６又は７に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0099】

例９は、伝送線が第２の層内にある、例６～８のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0100】

例１０は、支持構造上の第１の層内に伝送線（例えば、伝送線２１８）を更に含み、伝送線は、アンテナパッチからある距離にあり、かつアンテナパッチを部分的に囲む、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0101】

例１１は、伝送線が、アンテナアセンブリの動作中、浮いている、例１０に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0102】

例１２は、伝送線が、アンテナパッチ内の第１のビア接続点とアンテナパッチの導電性材料の第１の部分との間の線に実質的に垂直である第１の部分（例えば、部分２１９－１）と、アンテナパッチ内の第２のビア接続点とアンテナパッチの導電性材料の第２の部分との間の線に実質的に垂直である第２の部分（例えば、部分２１９－２）と、を含む、例１０又は１１に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0103】

例１３は、伝送線が、伝送線の第１の部分と伝送線の第２の部分との間に第３の部分（例えば、部分２１９－３）を更に含み、伝送線の第３の部分は、アンテナパッチ内の第２のビア接続点とアンテナパッチ内の第１のビア接続点との間の線に実質的に平行である、例１２に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0104】

例１４は、支持構造上の第１の層内のアンテナパッチ、第１のビア、第２のビア、第１の開口部、第２の開口部、及び伝送線が、アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、アンテナ素子は、アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、複数のアンテナ素子の個々のものは、互いに対するそれらの配向を除いて、実質的に同一である、例１０～１３のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0105】

例１５は、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子が、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、例１４に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0106】

例１６は、支持構造上の第１の層内のアンテナパッチ、第１のビア、第２のビア、第１の開口部、第２の開口部、及び伝送線が、アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、アンテナ素子は、アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子は、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、例１０～１３のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0107】

例１７は、複数のアンテナ素子が、第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子、第３のアンテナ素子、及び第４のアンテナ素子を含み、アンテナアセンブリの動作中、第１のアンテナ素子に提供される信号は、第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトを有し、第３のアンテナ素子に提供される信号は、第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、第１のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に１８０度の位相シフトとを有し、第４のアンテナ素子に提供される信号は、第４のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に１８０度の位相シフトと、第１の信号に提供される信号に対して実質的に２７０度の位相シフトとを有する、例１４～１６のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0108】

例１８は、複数のアンテナ素子が、アンテナアセンブリのスーパー素子（例えば、スーパー素子２００）に含まれ、スーパー素子は、アンテナアセンブリの複数のスーパー素子のうちの１つである（例えば、スーパー素子２００の異なるインスタンスは、アンテナアレイ１１０のアンテナ素子１１２の異なるものを実装し得る）、例１４～１７のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0109】

例１９は、アンテナアセンブリの複数のスーパー素子のうちの１つ以上に結合された１つ以上のビームフォーマを更に含む、例１８に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0110】

例２０は、アンテナパッチ、第１のビア、第２のビア、第１の開口部、及び第２の開口部が、アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、アンテナ素子は、アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、複数のアンテナ素子の個々のものは、互いに対するそれらの配向を除いて、実質的に同一である、例１～１３のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0111】

例２１は、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子が、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、例２０に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0112】

例２２は、アンテナパッチ、第１のビア、第２のビア、第１の開口部、及び第２の開口部が、アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、アンテナ素子は、アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、複数のアンテナ素子の各アンテナ素子は、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、例１～１３のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0113】

例２３は、複数のアンテナ素子が、第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子、第３のアンテナ素子、及び第４のアンテナ素子を含み、アンテナアセンブリの動作中、第１のアンテナ素子に提供される信号は、第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトを有し、第３のアンテナ素子に提供される信号は、第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、第１のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に１８０度の位相シフトとを有し、第４のアンテナ素子に提供される信号は、第４のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に１８０度の位相シフトと、第１のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に２７０度の位相シフトとを有する、例２０～２２のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0114】

例２４は、複数のアンテナ素子が、アンテナアセンブリのスーパー素子（例えば、スーパー素子２００）に含まれ、スーパー素子は、アンテナアセンブリの複数のスーパー素子のうちの１つである（例えば、スーパー素子２００の異なるインスタンスは、アンテナアレイ１１０のアンテナ素子１１２の異なるものを実装し得る）、例２０～２３のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0115】

例２５は、アンテナアセンブリの複数のスーパー素子のうちの１つ以上に結合された１つ以上のビームフォーマを更に含む、例２４に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0116】

例２６は、アンテナパッチの導電性材料内に１つ以上の追加開口部（例えば、開口部２２０）を更に含む、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0117】

例２７は、１つ以上の追加開口部が、従来の技術を使用して（例えば、スピンコーティング又は浸漬コーティングを使用して）ＩＣ構造の開口部内に堆積し得る任意の固体誘電体材料などの固体誘電体材料、又は空気などの気体誘電体のいずれかであり得る、誘電体材料で少なくとも部分的に充填されている、例２６に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0118】

例２８は、第１の開口部が、従来の技術を使用して（例えば、スピンコーティング又は浸漬コーティングを使用して）ＩＣ構造の開口部内に堆積し得る任意の固体誘電体材料などの固体誘電体材料、又は空気などの気体誘電体のいずれかであり得る、誘電体材料で少なくとも部分的に充填されている、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。同じことが、第２の開口部にも当てはまる。

【0119】

例２９は、第１の開口部が、第１の層と第２の層との間を支持構造に実質的に垂直な方向に延在する（すなわち、連続的である）、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0120】

例３０は、第２の層が第１の層よりも支持構造に近い、先行例のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0121】

例３１は、アンテナアセンブリであって、２×２アンテナパッチアレイを含み、各アンテナパッチは、その隣接するアンテナパッチに対する配向において均等にかつ漸進的に回転されており、各アンテナパッチは、導電性材料の層を含み、導電性材料は、多角形としてパターン化され、かつ、第１のリング状開口部であって、アンテナパッチの導電性材料の第１の部分を囲むことにおいて、第１のリング状開口部によって囲まれたアンテナパッチの導電性材料の第１の部分と、第１のリング状開口部の外にあるアンテナパッチの導電性材料の一部分とを接続する第１の伝送線を除いて、連続している、第１のリング状開口部と、第２のリング状開口部であって、アンテナパッチの導電性材料の第２の部分を囲むことにおいて、第２のリング状開口部によって囲まれたアンテナパッチの導電性材料の第２の部分と、第２のリング状開口部の外にあるアンテナパッチの導電性材料の一部分とを接続する第２の伝送線を除いて、連続し、第１の伝送線は第２の伝送線に実質的に垂直である、第２のリング状開口部と、を含む、アンテナアセンブリを提供する。

【0122】

例３２は、２×２のアンテナパッチアレイの異なるアンテナパッチに近接し、かつそれを部分的に包囲するそれぞれの伝送線（例えば、伝送線２１８）を更に含む、例３１に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0123】

例３３は、伝送線が、アンテナアセンブリの動作中、浮いている、例３２に記載のアンテナアセンブリを提供する。

【0124】

例３４は、例１～３０のいずれか１つに記載のアンテナアセンブリを含むアンテナ装置を提供する。

【0125】

例３５は、アンテナアセンブリに結合されたビームフォーマアレイを更に含む、例３４に記載のアンテナ装置を提供する。

【0126】

例３６は、ビームフォーマアレイに結合されたアップ又はダウンコンバータ（ＵＤＣ）回路を更に含む、例３４又は３５に記載のアンテナ装置を提供する。

【0127】

例３７は、他のコンポーネント、例えば、図１に示されたものを更に含む、例３４～３６のいずれか１つに記載のアンテナ装置を提供する。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナアセンブリであって、
支持構造と、
前記支持構造上の第１の層内の導電性材料のアンテナパッチと、
前記支持構造上の第２の層内の第１のビア接続点と前記アンテナパッチ内の第１のビア接続点との間に延在する、第１のビアと、
前記支持構造上の前記第２の層内の第２のビア接続点と前記アンテナパッチ内の第２のビア接続点との間に延在する、第２のビアと、
前記アンテナパッチの前記導電性材料の第１の開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第１の部分が、前記第１の開口部内に部分的にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分と、前記第１の開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分との間にあるように、前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点を部分的に囲む、第１の開口部と、
前記アンテナパッチの前記導電性材料の第２の開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第２の部分が、前記第２の開口部内に部分的にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分と、前記第２の開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分との間にあるように、前記アンテナパッチ内の前記第２のビア接続点を部分的に囲む、第２の開口部と、
前記支持構造上の前記第１の層内の伝送線であって、前記アンテナパッチからある距離にありかつ前記アンテナパッチを部分的に囲む伝送線と、を備え、
前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分は、前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第２の部分に実質的に垂直である、アンテナアセンブリ。

【請求項2】

前記第１の開口部は、前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分を除いて、前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点を囲む連続開口部である、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項3】

前記第１の開口部は、リング状開口部である、請求項２に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項4】

前記第１の開口部の一部分が、前記第２の開口部の一部分と接触している、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項5】

前記第２の層内の前記第１のビア接続点と前記第２の層内の前記第２のビア接続点との間に延在する第２の伝送線を更に備える、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項6】

前記第２の伝送線は、１／４波長伝送線である、請求項５に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項7】

前記伝送線は、前記アンテナアセンブリの動作中、浮いている、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項8】

前記伝送線は、
前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点と前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分との間の線に実質的に垂直である第１の部分と、
前記アンテナパッチ内の前記第２のビア接続点と前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第２の部分との間の線に実質的に垂直である第２の部分と、を含む、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項9】

前記伝送線は、前記伝送線の前記第１の部分と前記伝送線の前記第２の部分との間に第３の部分を更に含み、前記伝送線の前記第３の部分は、前記アンテナパッチ内の前記第２のビア接続点と前記アンテナパッチ内の前記第１のビア接続点との間の線に実質的に平行である、請求項８に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項10】

前記支持構造上の前記第１の層内の前記アンテナパッチ、前記第１のビア、前記第２のビア、前記第１の開口部、前記第２の開口部、及び前記伝送線は、前記アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、
前記アンテナ素子は、前記アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、
前記複数のアンテナ素子の個々のものは、互いに対するそれらの配向を除いて、実質的に同一である、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項11】

前記支持構造上の前記第１の層内の前記アンテナパッチ、前記第１のビア、前記第２のビア、前記第１の開口部、前記第２の開口部、及び前記伝送線は、前記アンテナアセンブリのアンテナ素子に含まれ、
前記アンテナ素子は、前記アンテナアセンブリの複数のアンテナ素子のうちの１つであり、
前記複数のアンテナ素子の各アンテナ素子は、その隣接するアンテナ素子に対する配向において均等にかつ漸進的に回転されている、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項12】

前記複数のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子、第２のアンテナ素子、第３のアンテナ素子、及び第４のアンテナ素子を含み、
前記アンテナアセンブリの動作中、
前記第１のアンテナ素子に提供される信号は、前記第２のアンテナ素子に提供される信号に対して実質的に９０度の位相シフトを有し、
前記第３のアンテナ素子に提供される信号は、前記第２のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、前記第１のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に１８０度の位相シフトとを有し、
前記第４のアンテナ素子に提供される信号は、前記第４のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に９０度の位相シフトと、前記第２のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に１８０度の位相シフトと、前記第１のアンテナ素子に提供される前記信号に対して実質的に２７０度の位相シフトとを有する、請求項１１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項13】

前記複数のアンテナ素子は、前記アンテナアセンブリのスーパー素子に含まれ、
前記スーパー素子は、前記アンテナアセンブリの複数のスーパー素子のうちの１つである、請求項１１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項14】

前記アンテナパッチの前記導電性材料に１つ以上の追加開口部を更に備える、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項15】

前記１つ以上の追加開口部は、誘電体材料で少なくとも部分的に充填されている、請求項１４に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項16】

前記第１の開口部は、誘電体材料で少なくとも部分的に充填されている、請求項１に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項17】

アンテナアセンブリであって、
２×２アンテナパッチアレイを備え、
各アンテナパッチは、その隣接するアンテナパッチに対する配向において均等にかつ漸進的に回転されており、
各アンテナパッチは、導電性材料の層を含み、前記導電性材料は、多角形としてパターン化され、かつ
第１のリング状開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第１の部分を囲むことにおいて、前記第１のリング状開口部によって囲まれた前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第１の部分と、前記第１のリング状開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分とを接続する第１の伝送線を除いて、連続している、第１のリング状開口部と、
第２のリング状開口部であって、前記アンテナパッチの前記導電性材料の第２の部分を囲むことにおいて、前記第２のリング状開口部によって囲まれた前記アンテナパッチの前記導電性材料の前記第２の部分と、前記第２のリング状開口部の外にある前記アンテナパッチの前記導電性材料の一部分とを接続する第２の伝送線を除いて、連続し、前記第１の伝送線は前記第２の伝送線に実質的に垂直である、第２のリング状開口部と、を含む、アンテナアセンブリ。

【請求項18】

前記２×２アンテナパッチアレイの異なるアンテナパッチに近接し、かつそれを部分的に包囲するそれぞれの伝送線を更に備える、請求項１７に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項19】

前記伝送線は、前記アンテナアセンブリの動作中、浮いている、請求項１８に記載のアンテナアセンブリ。

【請求項20】

請求項１から１９のいずれか一項に記載のアンテナアセンブリを備えるアンテナ装置。

【請求項21】

前記アンテナアセンブリに結合されたビームフォーマアレイを更に備える請求項２０に記載のアンテナ装置。

【請求項22】

ビームフォーマアレイに結合されたアップ又はダウンコンバータ（ＵＤＣ）回路を更に備える請求項２０又は２１に記載のアンテナ装置。

【国際調査報告】