特表 2024-506259 無線送受信機

(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】2024-02-13

(54)【発明の名称】無線送受信機

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/38 20150101AFI20240205BHJP

   H04B 7/15 20060101ALI20240205BHJP

   H04B 7/06 20060101ALI20240205BHJP

   H04B 7/08 20060101ALI20240205BHJP

   H01Q 3/36 20060101ALI20240205BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20240205BHJP

【ＦＩ】

H04B1/38

H04B7/15

H04B7/06 950

H04B7/08 800

H01Q3/36

H01Q21/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023544441

(86)(22)【出願日】2022-01-21

(85)【翻訳文提出日】2023-09-14

(86)【国際出願番号】 GB2022000008

(87)【国際公開番号】W WO2022157479

(87)【国際公開日】2022-07-28

(31)【優先権主張番号】2100882.6

(32)【優先日】2021-01-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(31)【優先権主張番号】2109263.0

(32)【優先日】2021-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．テフロン

(71)【出願人】

【識別番号】523277334

【氏名又は名称】株式会社Ｖｉｓｂａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110003524

【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アロキア，ネイサン

(72)【発明者】

【氏名】スクペク，チャー

(72)【発明者】

【氏名】▲桑▼田 良輔

【テーマコード（参考）】

5J021

5K011

5K072

【Ｆターム（参考）】

5J021AA09

5J021AB04

5J021AB06

5J021AB07

5J021FA03

5J021FA06

5J021FA07

5J021FA10

5J021FA23

5J021FA26

5J021GA02

5J021JA07

5J021JA08

5K011AA06

5K011BA04

5K011DA02

5K011DA12

5K011DA27

5K011JA01

5K011JA08

5K072AA02

5K072AA29

5K072BB02

5K072BB13

5K072DD11

5K072DD15

5K072GG02

5K072GG05

5K072GG14

5K072GG22

(57)【要約】

無線送受信機（１）は、第１（３）及び第２（４）の対向する面を有し、第１（２）及び第２（３）の対向する面の間に厚さを有する平面基板（２）を含む。無線送受信機（１）はまた、第１の面（３）上に支持されたある数の第１のアンテナ（Ｒｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎ）を含む。無線送受信機（１）はまた、第２の面（４）上に支持されたある数の第２のアンテナ（Ｔｘ_１，，Ｔｘ_Ｍ）を含む。無線送受信機（１）はまた、平面基板（２）によって支持され、第１のアンテナ（Ｒｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎ）と第２のアンテナ（Ｔｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍ）とに接続された回路（７）を含む。回路（７）は、回路（７）と第１のアンテナ（Ｒｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎ）との間及び／または回路（７）と第２のアンテナ（Ｔｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍ）との間で信号を送信するために平面基板（２）の厚さを通して形成されたある数のビア（８）を含む。回路（７）は、第１のアンテナ（Ｒｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎ）を第１のフェーズドアレイ（５）として制御して、無線信号（９）を受信するように構成されている。第１のフェーズドアレイ（５）は指向性であり、第１の面（３）の法線（１０）に対する鋭角（θ_Ｒ）の第１の範囲内で制御可能に配向可能である。回路（７）はまた、第２のアンテナ（Ｔｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍ）を第２のフェーズドアレイ（６）として制御して、第１のフェーズドアレイ（５）を用いて受信した無線信号を再送信（１１）するように構成されている。第２のフェーズドアレイ（６）は指向性であり、第２の面（４）の法線（１２）に対する鋭角（θ_Ｔ）の第２の範囲内で制御可能に配向可能である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線送受信機であって、
第１及び第２の対向する面を有し、前記第１及び第２の対向する面の間に厚さを有する平面基板と、
前記第１の面上に支持された複数の第１のアンテナと、
前記第２の面上に支持された複数の第２のアンテナと、
前記平面基板によって支持され、前記複数の第１のアンテナと前記複数の第２のアンテナとに接続された回路であって、前記回路は、前記回路と前記第１のアンテナとの間及び／または前記回路と前記第２のアンテナとの間で信号を送信するために、前記平面基板の前記厚さを通して形成された複数のビアを含み、前記回路は、
前記複数の第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して無線信号を受信することであって、前記第１のフェーズドアレイは指向性であり、前記第１の面の法線に対する鋭角の第１の範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、
前記複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、前記第１のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することであって、前記第２のフェーズドアレイは指向性であり、前記第２の面の法線に対する鋭角の第２の範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、を行うように構成される、前記無線送受信機。

【請求項2】

前記回路は、前記第１の面上に支持された１つ以上のコンポーネント及び／または前記第２の面上に支持された１つ以上のコンポーネントを含む、請求項１に記載の無線送受信機。

【請求項3】

前記平面基板は２層以上の積層体を含み、前記回路は、前記積層体平面基板内に支持された１つ以上のコンポーネントを含む、請求項１または請求項２に記載の無線送受信機。

【請求項4】

前記回路は、前記第１の面上に支持された第１のマイクロストリップ線路と前記第２の面上に支持された第２のマイクロストリップ線路とを含み、前記第１及び第２のマイクロストリップ線路は、対応するビアによって接続される、請求項１～３のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項5】

前記回路は、前記平面基板にフリップチップボンディングされた１つ以上のコンポーネントを含む請求項１～４のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項6】

前記回路は、前記第１のフェーズドアレイのアナログビームフォーミング及び／または前記第２のフェーズドアレイのアナログビームステアリングのために構成されたアナログ回路を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項7】

前記アナログ回路は、前記第１のフェーズドアレイの各第１のアンテナに対応する第１のバラクタダイオードを含み、各第１のバラクタダイオードは、前記個々の第１のアンテナから受信した信号に位相シフトを適用するように構成され、
前記回路は、前記第１のバラクタダイオードの静電容量を制御することによって、前記複数の第１のアンテナを前記第１のフェーズドアレイとして制御するように構成されている、請求項６に記載の無線送受信機。

【請求項8】

前記アナログ回路は、前記第２のフェーズドアレイの各第２のアンテナに対応する第２のバラクタダイオードを含み、各第２のバラクタダイオードは、前記個々の第２のアンテナに送信されている信号に位相シフトを適用するように構成され、
前記回路は、前記第２のバラクタダイオードの静電容量を制御することによって、前記複数の第２のアンテナを前記第２のフェーズドアレイとして制御するように構成されている、請求項６または請求項７に記載の無線送受信機。

【請求項9】

前記回路は、前記第１のフェーズドアレイのデジタルビームフォーミング及び／または前記第２のフェーズドアレイのデジタルビームステアリングのために構成された１つ以上のデジタル回路を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項10】

前記複数の第１のアンテナは複数の第１のサブアレイ内に配列され、各第１のサブアレイは前記第１のアンテナのうちの２つ以上を含み、
前記複数の第２のアンテナは複数の第２のサブアレイ内に配列され、各第２のサブアレイは前記第２のアンテナのうちの２つ以上を含み、
前記回路は、ハイブリッドビームフォーミング及び／またはビームステアリングのために構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項11】

前記回路は、
複数の第１のアナログ回路であって、各第１のアナログ回路は、個々の第１のサブアレイから受信した信号に対してアナログビームフォーミングを行うように構成されている、前記複数の第１のアナログ回路と、
複数の第２のアナログ回路であって、各第２のアナログ回路は、個々の第２のサブアレイに対してアナログビームステアリングを行うように構成されている、前記複数の第２のアナログ回路と、
前記第１のアナログ回路から受信した信号に対してデジタルビームフォーミングを行って加算信号を取得し、前記加算信号に対してビームステアリングを行って、複数の送信信号を生成し個々の第２のアナログ回路に出力するように構成された１つ以上のデジタル回路と、を含む、請求項１０に記載の無線送受信機。

【請求項12】

前記第２の面上に支持された複数の第３のアンテナと、
前記第１の面上に支持された複数の第４のアンテナと、をさらに含み、
前記回路はさらに、
前記複数の第３のアンテナを第３のフェーズドアレイとして制御して無線信号を受信することであって、前記第３のフェーズドアレイは指向性であり、前記第２の面の法線に対する鋭角の第３の範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、
前記複数の第４のアンテナを第４のフェーズドアレイとして制御して、前記第３のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することであって、前記第４のフェーズドアレイは指向性であり、前記第２の面の法線に対する鋭角の第４の範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、を行うように構成されている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項13】

前記回路は、交互サイクルの第１の期間中に、
前記複数の第１のアンテナを前記第１のフェーズドアレイとして制御して前記無線信号を受信することと、
前記複数の第２のアンテナを前記第２のフェーズドアレイとして制御して、前記第１のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することと、を行うように構成され、
前記回路は、前記交互サイクルの第２の期間中に、
前記複数の第２のアンテナを前記第２のフェーズドアレイとして制御して前記無線信号を受信することと、
前記複数の第１のアンテナを前記第１のフェーズドアレイとして制御して、前記第２のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することと、を行うように構成される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項14】

前記第２の面から離れるように送信される前記無線信号は、前記第１の面から離れるように送信される無線信号よりも出力が低い、請求項１２または請求項１３に記載の無線送受信機。

【請求項15】

前記第１のアンテナ及び／または第２のアンテナは、前記平面基板の誘電正接よりも小さい誘電正接を有する誘電体材料を含む、請求項１～１４のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項16】

前記回路は、無線信号を受信して再送信するための２つ以上の通過帯域を規定し、前記回路は、前記通過帯域のうちの１つ以上が無効になり得るように構成可能である、請求項１～１５のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項17】

前記無線送受信機は、時間多重無線通信システム内で無線信号を受信して再送信するように構成され、前記回路は、１つ以上の選択されたサービスプロバイダに対応する無線信号のみを再送信するように構成可能である、請求項１～１５のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項18】

無線送受信機であって、
複数の第１のアンテナと、
複数の第２のアンテナと、
前記複数の第１のアンテナと前記複数の第２のアンテナとに接続された回路と、を含み、前記回路は、
前記複数の第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して無線信号を受信することであって、前記第１のフェーズドアレイは指向性であり、第１の角度範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、
前記複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、前記第１のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することであって、前記第２のフェーズドアレイは指向性であり、前記第２の面の法線に対する第２の角度範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、を行うように構成され、
前記回路は、無線信号を受信して再送信するための２つ以上の通過帯域を規定し、前記回路は、前記通過帯域のうちの１つ以上が無効になり得るように構成可能である、前記無線送受信機。

【請求項19】

前記２つ以上の通過帯域のそれぞれが、１つ以上のアナログフィルタを含む請求項１８に記載の無線送受信機。

【請求項20】

前記２つ以上の通過帯域のそれぞれが、１つ以上のデジタルフィルタを含む請求項１８または請求項１９に記載の無線送受信機。

【請求項21】

前記回路は、前記２つ以上の通過帯域のそれぞれが、１回限りの構成プロセスの間に独立に有効または無効にされ得るように、構成可能である、請求項１８～２０のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項22】

前記回路は、前記２つ以上の通過帯域のそれぞれが、使用中に独立に有効または無効にされ得るように、構成可能である、請求項１８～２０のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項23】

無線送受信機であって、
複数の第１のアンテナと、
複数の第２のアンテナと、
前記複数の第１のアンテナと前記複数の第２のアンテナとに接続された回路と、を含み、前記回路は、
前記複数の第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して無線信号を受信することであって、前記第１のフェーズドアレイは指向性であり、第１の角度範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、
前記複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、前記第１のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することであって、前記第２のフェーズドアレイは指向性であり、前記第２の面の法線に対する第２の角度範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、を行うように構成され、
前記無線送受信機は、時間多重無線通信システム内で無線信号を受信して再送信するように構成され、前記回路は、１つ以上の選択されたサービスプロバイダに対応する無線信号のみを再送信するように構成可能である、前記無線送受信機。

【請求項24】

前記回路と前記複数の第１のアンテナとの間の接続の全長が、前記平面基板によって支持され、
前記回路と前記複数の第２のアンテナとの間の接続の全長が、前記平面基板によって支持される、請求項１～２３のいずれか１項に記載の無線送受信機。

【請求項25】

請求項１～２４のいずれか１項に記載の前記無線送受信機を含む構造物。

【請求項26】

請求項１～２４のいずれか１項に記載の無線送受信機または請求項２５に記載の構造物を使用する方法であって、
前記複数の第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して無線信号を受信することであって、前記第１のフェーズドアレイは指向性であり、第１の角度範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、
前記複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、前記第１のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することであって、前記第２のフェーズドアレイは指向性であり、第２の角度範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、を含む前記方法。

【請求項27】

無線送受信機であって、
第１及び第２の対向する面を有し、前記第１及び第２の対向する面の間に厚さを有する平面基板と、
前記第１の面上に支持された複数の第１のアンテナと、
前記第２の面上に支持された複数の第２のアンテナと、
前記平面基板によって支持され、前記複数の第１のアンテナと前記複数の第２のアンテナとに接続された回路であって、前記回路は、前記回路と前記第１のアンテナとの間及び／または前記回路と前記第２のアンテナとの間で信号を送信するために、前記平面基板の前記厚さを通して形成された複数のビアを含み、前記回路は、
無線信号を受信するように前記複数の第１のアンテナを制御することと、
前記複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、前記第１のフェーズドアレイを用いて受信した前記無線信号を再送信することであって、前記第２のフェーズドアレイは指向性であり、前記第２の面の法線に対する鋭角の第２の範囲内で制御可能に配向可能である、前記制御することと、を行うように構成される、前記無線送受信機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線送受信機及び無線送受信機を動作させるための方法に関し、詳細には、５ＧＨｚを超える周波数を伴う無線信号に対する無線送受信機に関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信ネットワークが、データレートを向上させるために高周波数側に移行するにつれ、それに伴う波長の減少により、送信機への見通し線のないエリア（たとえば、都市部、森林地帯、構造物内など）において均一なカバレージを実現することに関する問題が生じる可能性がある。

【0003】

無線通信ネットワークが５ＧＨｚ以上の周波数（しばしば、「第５世代」または「５Ｇ」と言われる）に移行し始めると、酸素（Ｏ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）及び水蒸気（Ｈ_２Ｏ）などの大気ガスによる減衰の影響が、いくつかの周波数帯域において著しくなる可能性がある。大気気象の影響により、このような問題点が悪化する可能性があり、たとえば減衰が６０ｄＢ．ｍ^－１の領域に達する場合がある。

【0004】

５ＧＨｚ未満の周波数では、建物及び競技場などの構造物の内部に無線ネットワークカバレージを提供することがすでに問題となっている。高周波数側に移行すると、構造物内に進入する信号強度がさらに劣化する。熱調節に関連する建物のガラスの改良、たとえば、建物をより涼しく保つのを助けるために薄い金属化層を含めることによって、外部からの無線信号がさらに減衰する場合がある。

【0005】

ＣＮ１０６９９２８０７Ａには、５Ｇ通信用の信号中継システムが記載されている。システムは、第１の受信アンテナ、第１の低雑音増幅器モジュール、及び第１の送信アンテナを含むダウンリンク信号増強サブシステムを含んでいる。システムはまた、第２の受信アンテナ、第２の低雑音増幅器モジュール、及び第２の送信アンテナを含むアップリンク信号増強サブシステムを含んでいる。５Ｇ通信用の記載された信号中継システムは、壁またはガラスを通過する信号をサポートする。基地局によって送られる５Ｇ信号を増幅して屋内無線端末に送信することができ、屋内無線端末の信号を増幅して基地局にアップロードすることができる。

【0006】

ＵＳ２０１８／１３９５２１Ａ１には、光ファイバネットワークとの間で通信信号を送信／受信するように構成された建物の外側の第１の送受信装置を含む、光ファイバネットワークへのアクセスをもたらすための透明な無線ブリッジが記載されている。窓の外側に取り付けられた第１のガラスシートが、第１の送受信装置に通信可能に結合され、第１の送受信装置との間で通信信号を送受信するように構成された第１のアンテナを含んでいる。第２のガラスシートが、窓の内側に取り付けられ、第１のアンテナとの間で通信信号を無線で送受信するように構成された第２のアンテナを含んでいる。無線ブリッジはまた、建物の内部に配置され、第２のアンテナに通信可能に結合されて、第２のアンテナとの間でデータを無線で送受信するように構成された第２の送受信装置を含んでいる。

【0007】

ＵＳ２０１５／３８０８１６Ａ１には、ドナーアンテナと隣接する基地局との間で最適な配向点を一貫して維持することができるアンテナ制御システム及び方法が記載されている。基地局からの信号を受信するためのアンテナ制御システムは、窓ガラスの内側に固定されることによって配置されアレイアンテナによって構成されるアンテナモジュールを含むドナーアンテナと、複数の伝送線を含む移相器と、移相器を制御してアンテナモジュールの配向方向を変えるように構成された位相制御器と、を含んでいる。リピータが、アンテナモジュールによって受信された受信信号を測定するための測定モジュールを含んでいる。分析モジュールは、測定モジュールの測定結果に基づいて、アンテナモジュールの各配向方向における信号品質パラメータを分析するためのものである。生成モジュールは、分析モジュールの分析結果に基づいて、アンテナモジュールの配向方向を制御するためのアンテナ制御信号を生成するためのものである。

【発明の概要】

【0008】

本発明の第１の態様によれば、第１及び第２の対向する面を有し、第１及び第２の対向する面の間に厚さを有する平面基板を含む無線送受信機が提供される。無線送受信機はまた、第１の面上に支持されたある数の第１のアンテナを含む。無線送受信機はまた、第２の面上に支持されたある数の第２のアンテナを含む。無線送受信機はまた、平面基板によって支持され、第１のアンテナ及び第２のアンテナに接続された回路を含む。回路は、回路と第１のアンテナとの間及び／ または回路と第２のアンテナとの間で信号を送信するために平面基板の厚さを通して形成されたある数のビアを含む。回路は、第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して、無線信号を受信するように構成されている。第１のフェーズドアレイは指向性であり、第１の面の法線に対する鋭角の第１の範囲内で制御可能に配向可能である。回路はまた、第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、第１のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信するように構成されている。第２のフェーズドアレイは指向性であり、第２の面の法線に対する鋭角の第２の範囲内で制御可能に配向可能である。

【0009】

ビアは、層状にしてデバイスにパターニングし得るかまたはディスクリートコンポーネントとして異種統合し得る異なる機能のコンポーネントを相互接続するためであってもよい。

【0010】

第１のフェーズドアレイが配向される方向は、第１のフェーズドアレイの第１の放射パターンの主放射線ローブの軸に対応してもよい。第２のフェーズドアレイが配向される方向は、第２のフェーズドアレイの第２の放射パターンの主放射線ローブの軸に対応してもよい。

【0011】

第１及び第２のフェーズドアレイは、第１及び第２のフェーズドアレイの方向が固定されていないという意味で制御可能に配向可能であってもよく、回路による使用中に独立に変更してもよい。

【0012】

回路は、たとえば、伝導性配線、マイクロストリップ線路、伝導性ビアなどの物理的な配線リンクを用いて、第１のアンテナ及び第２のアンテナに接続してもよい。

【0013】

本明細書では、鋭角とは０～９０度の間（０及び９０度を含む）を意味する。鋭角の第１の範囲は、第１の面から離れる方に向かう第１の半球の全部または全部未満を含んでいてもよい。言い換えれば、鋭角の第１の範囲は、第１の半球全体を含む必要はない。鋭角の第２の範囲は、第２の面から離れる方に向かう第２の半球の全部または全部未満を含んでいてもよい。第１の半球と第２の半球とを組み合わせて、完全な球を規定してもよい。

【0014】

デバイスは、無線通信ネットワークの基地局を提供してもよい。デバイスは、無線通信ネットワークの中継局を提供してもよい。デバイスは、無線通信ネットワークの送受信装置を提供してもよい。

【0015】

平面基板は軟質フィルムまたはシートであってもよい。

【0016】

第１のアンテナは第１の面上に直接配置してもよい。１つ以上の誘電体層を、第１のアンテナと第１の面との間に配置してもよい。第２のアンテナは第２の面上に直接配置してもよい。１つ以上の誘電体層を、第２のアンテナと第２の面との間に配置してもよい。

【0017】

第１のフェーズドアレイは、使用中に第１の範囲内の任意の角度に制御可能に配向可能であってもよい。第１の範囲は、第１の面と平行な底面を有する半球全体を包含するように延びてもよい。しかし、第１の範囲は、半球よりも小さい角度の範囲を包含してもよい。第１の範囲は、２πステラジアン以下、３π／４ステラジアン以下、πステラジアン以下、またはπ／２ステラジアン以下であってもよい。第１の範囲は実質的に円錐形状であってもよい。第１の範囲は実質的にホーン形状であってもよい。第１の範囲は実質的にファン形状であってもよい。

【0018】

第１のフェーズドアレイは、使用中に第１及び／または第２の軸の周りに制御可能に配向可能であってもよい。第１の軸と第２の軸とは直交していてもよい。第１の軸と第２の軸は、無線送受信機が設置されたときに、重力に対する水平方向及び垂直方向に対応してもよい。第１のフェーズドアレイは、使用中に、第１の面の法線に対して鋭角に配向された天頂を有する球座標系の方位角及び／または極角の周りに制御可能に配向可能であってもよい。天頂は第１の面に垂直である必要はない。天頂は第１の面と平行である必要はない。

【0019】

第２のフェーズドアレイは、使用中に第２の範囲内の任意の角度に制御可能に配向可能であってもよい。第２の範囲は、第２の面と平行な底面を有する半球全体を包含するように延びてもよい。しかし、第２の範囲は、半球よりも小さい角度の範囲を包含してもよい。第２の範囲は、２πステラジアン以下、３π／４ステラジアン以下、πステラジアン以下、またはπ／２ステラジアン以下であってもよい。第２の範囲は実質的に円錐形状であってもよい。第２の範囲は実質的にホーン形状であってもよい。第２の範囲は実質的にファン形状であってもよい。

【0020】

第２のフェーズドアレイは、使用中に第２及び／または第２の軸の周りに制御可能に配向可能であってもよい。第２の軸と第２の軸とは直交していてもよい。第２の軸と第２の軸は、無線送受信機が設置されたときに、重力に対する水平方向及び垂直方向に対応してもよい。第２のフェーズドアレイは、使用中に、第２の面の法線に対して鋭角に配向された天頂を有する球座標系の方位角及び／または極角の周りに制御可能に配向可能であってもよい。天頂は第２の面に垂直である必要はない。天頂は第２の面と平行である必要はない。

【0021】

回路は、第１の面上に支持された１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよい。回路は、第２の面上に支持された１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよい。

【0022】

平面基板は、２層以上の積層体を含んでいてもよいし、２層以上の積層体の形態を取ってもよい。回路は、積層体平面基板内に支持された１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよい。

【0023】

平面基板は透明であってもよい。透明とは、可視波長に対して最小透過率が５０％である平面基板に対応してもよい。第１及び／または第２のアンテナを支持する無線送受信機の一部は、透明であっても不透明であってもよい。

【0024】

透明な平面基板は、ガラスを含んでいてもよいし、ガラスから形成してもよい。透明な平面基板は、限定することなく、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ペット）、ポリエチレンナフタレート（ペン）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、または任意の他のポリマーであって、回路を支持するのに十分な機械的強度と、透けて見えるのに十分な透明性とを有するものを含む１つ以上のプラスチックを含んでいてもよいし、またはこれらのプラスチックの形態を取ってもよい。

【0025】

平面基板は、１層以上のガラス及び／またはプラスチック及び／または接着剤を含む積層体を含んでいてもよいし、積層体の形態を取ってもよい。積層体は１つ以上の導体層を含んでいてもよい。積層体の導体層は、内部（すなわち、第１の面と第２の面との間）、及び／または外部（すなわち、第１及び／または第２の面上に支持される）にあってもよい。積層体の１層以上が、回路の１つ以上のコンポーネントを支持してもよい。

【0026】

回路は、第１の面上に支持された第１のマイクロストリップ線路と、第２の面上に支持された第２のマイクロストリップ線路とを含んでいてもよい。第１及び第２のマイクロストリップ線路は、対応するビアによって接続してもよい。第１及び第２の面上に支持されたマイクロストリップ線路間を接続するビアは、マイクロストリップ線路にインピーダンス整合してもよい。回路は、第１の面上に支持されたある数の第１のマイクロストリップ線路を含んでいてもよい。回路は、第２の面上に支持されたある数の第２のマイクロストリップ線路を含んでいてもよい。任意のマイクロストリップ線路は、平面基板を通って延びるビアによって、平面基板の反対側で支持される回路の１つ以上のマイクロストリップ線路及び／または他のコンポーネントに接続してもよい。

【0027】

たとえば、第１の面と第２の面との間の放射伝達または容量結合と比べて、このような物理的接続は、平面基板が、損失誘電損失特性を有する材料（複数可）から形成されることを必要としない。必須ではないが、損失誘電損失特性を有する材料をやはり使用してもよい。

【0028】

回路は、平面基板にフリップチップボンディングされた１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよい。回路の１つ以上のコンポーネントを、第１の面にフリップチップボンディングしてもよい。回路の１つ以上のコンポーネントを、第２の面にフリップチップボンディングしてもよい。回路の１つ以上のコンポーネントを、第１の面にフリップチップボンディングしてもよく、１つ以上のさらなるコンポーネントを、第２の面にフリップチップボンディングしてもよい。

【0029】

１つ以上のコンポーネントを、異種統合ロードマップ（ＨＩＲ）に従って平面基板にフリップチップボンディングしてもよい。異種統合ロードマップ（ＨＩＲ）は、シリコンシステムインパッケージ（ＳｉＰ）技術のために開発された一連のガイドラインである。ＨＩＲは、たとえば、ＨＩＲ２０１９版の出版物に説明されているガイドラインを指してもよい。半導体／フラットパネルデバイスをパッケージするための基板を用いた半導体／フラットパネルデバイスの製造には確立されているが、発明者の知る限りでは、ＨＩＲの方法は、プリント回路基板以外の基板上（たとえば、ガラス及び／または透明プラスチック基板上）での異種統合には、これまで適応されていなかった。ＨＩＲには、中間キャリアとしてガラス基板を用いることが含まれ得るが、本明細書で提案する形式の全体的なシステム統合がガラス上で行われているということは知らない。無線送受信機は、プリント回路基板基板（Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を含んでいなくてもよい。無線送受信機は、プリント回路基板基板を含んでいなくてもよいが、プリント回路基板基板を含み得る別個にパッケージされたデバイス（たとえば電源）に接続してもよい。

【0030】

回路は、第１のフェーズドアレイのアナログビームフォーミング及び／または第２のフェーズドアレイのアナログビームステアリングのために構成されたアナログ回路を含んでいてもよい。アナログ回路は、デジタル領域に変換せずに無線信号を受信して再送信する。

【0031】

アナログ回路は、第１のフェーズドアレイの各第１のアンテナに対応する第１のバラクタダイオードを含んでいてもよい。各第１のバラクタダイオードは、個々の第１のアンテナから受信した信号に位相シフトを適用するように構成してもよい。回路は、第１のバラクタダイオードの静電容量を制御することによって、複数の第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御するように構成してもよい。回路は、各第１のバラクタダイオードに印加される逆バイアスを制御することによって、第１のバラクタダイオードの静電容量を制御するように構成してもよい。

【0032】

アナログ回路は、第２のフェーズドアレイの各第２のアンテナに対応する第２のバラクタダイオードを含んでいてもよい。各第２のバラクタダイオードは、個々の第２のアンテナに送信されている信号に位相シフトを適用するように構成してもよい。回路は、第２のバラクタダイオードの静電容量を制御することによって、複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御するように構成してもよい。回路は、各第２のバラクタダイオードに印加される逆バイアスを制御することによって、第２のバラクタダイオードの静電容量を制御するように構成してもよい。

【0033】

回路は、第１のフェーズドアレイのデジタルビームフォーミング及び／または第２のフェーズドアレイのデジタルビームステアリング用に構成された１つ以上のデジタル回路を含んでいてもよい。回路は、第１のアンテナのそれぞれに対応するデジタルチャネルを含んでいてもよい。回路は、第２のアンテナのそれぞれに対応するデジタルチャネルを含んでいてもよい。

【0034】

回路はまた、第１のアンテナから受信した信号を送信帯域から基底帯域に変換するように構成されたダウンコンバージョンセクションを含んでいてもよい。回路はまた、ダウンコンバートされた信号に対してデジタルビームフォーミングを行って加算信号を取得し、加算信号に対してビームステアリングを行って複数の送信信号を生成及び出力するように構成された１つ以上のデジタル回路を含んでいてもよい。回路はまた、送信信号を基底帯域から送信帯域に変換し、アップコンバートされた送信信号を対応する第２のアンテナに出力するように構成されたアップコンバージョンセクションを含んでいてもよい。

【0035】

ダウンコンバージョン及びアップコンバージョンは信号搬送周波数を指す。ダウンコンバージョン及び／またはアップコンバージョンは、標準的なヘテロダイン技術及び装置を利用してもよい。基底帯域は、ゼロ周波数の搬送周波数もしくはゼロ周波数に近い搬送周波数、または同等に搬送周波数の不在を指してもよい。基底帯域に変換すると、より低い性能のアナログ／デジタルコンバーター（ＡＤＣ）を用いることが可能になり得る。

【0036】

複数の第１のアンテナを、ある数の第１のサブアレイ内に配列してもよい。各第１のサブアレイは、第１のアンテナのうちの２つ以上を含んでいてもよい。第２のアンテナを、複数の第２のサブアレイ内に配列してもよい。各第２のサブアレイは、第２のアンテナのうちの２つ以上を含んでいてもよい。回路は、ハイブリッドビームフォーミング及び／またはビームステアリング用に構成してもよい。回路は、第１のサブアレイのそれぞれに対応するデジタルチャネルを含んでいてもよい。回路は、第２のサブアレイのそれぞれに対応するデジタルチャネルを含んでいてもよい。

【0037】

回路はまた、ある数の第１のアナログ回路を含んでいてもよい。各第１のアナログ回路は、個々の第１のサブアレイから受信した信号に対してアナログビームフォーミングを行うように構成してもよい。回路はまた、ある数の第２のアナログ回路を含んでいてもよい。各第２のアナログ回路は、個々の第２のサブアレイに対してアナログビームステアリングを行うように構成してもよい。回路はまた、第１のアナログ回路から受信した信号に対してデジタルビームフォーミングを行って加算信号を取得し、加算信号に対してビームステアリングを行って、ある数の送信信号を生成し個々の第２のアナログ回路に出力するように構成された１つ以上のデジタル回路を含んでいてもよい。

【0038】

各第１のアナログ回路は、個々の第１のサブアレイの各第１のアンテナに対応する第１のバラクタダイオードを含んでいてもよい。各第１のバラクタダイオードは、個々の第１のアンテナから受信した信号に位相シフトを適用するように構成してもよい。各第１のアナログ回路は、対応する第１のバラクタダイオードの静電容量を制御することによって、個々の第１のサブアレイから受信した信号に対してアナログビームフォーミングを行うように構成してもよい。各第１のアナログ回路は、各第１のバラクタダイオードに印加される逆バイアスを制御することによって、対応する第１のバラクタダイオードの静電容量を制御するように構成してもよい。

【0039】

各第２のアナログ回路は、個々の第２のサブアレイの各第２のアンテナに対応する第２のバラクタダイオードを含んでいてもよい。各第２のバラクタダイオードは、個々の第２のアンテナに送信されている信号に位相シフトを適用するように構成してもよい。各第２のアナログ回路は、対応する第２のバラクタダイオードの静電容量を制御することによって、個々の第２のサブアレイに対してアナログビームステアリングを行うように構成してもよい。各第２のアナログ回路は、各第２のバラクタダイオードに印加される逆バイアスを制御することによって、対応する第２のバラクタダイオードの静電容量を制御するように構成してもよい。

【0040】

回路はまた、第１のアナログ回路から受信した信号を、１つ以上のデジタル回路によって受信するために、送信帯域から基底帯域に変換するように構成されたダウンコンバージョンセクションを含んでいてもよい。回路はまた、１つ以上のデジタル回路から出力された送信信号を、個々の第２のアナログ回路によって受信するために、基底帯域から送信帯域に変換するように構成されたアップコンバージョンセクションを含んでいてもよい。

【0041】

回路は、１つ以上のフィルタを含んでいてもよい。フィルタは、膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）を含んでもいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。フィルタは、薄膜バルク音響共振器（ＴＦＢＡＲ）を含んでもいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。フィルタは、メタマテリアルを含んでもよいし、またはメタマテリアルから形成してもよい。無線送受信機での使用に適したメタマテリアルフィルタには、限定することなく、以下に記載されたメタマテリアルフィルタが含まれる。「Ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｉｎｓｐｉｒｅｄ Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ＲＦ／Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ」，Ａｂｄｕｌｌａｈ Ａｌｂｕｒａｉｋａｎ，ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ（２０１６），Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｅｓｃｈｏｌａｒ．ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ．ａｃ．ｕｋ／ｕｋ－ａｃ－ｍａｎ－ｓｃｗ：３０５３０８，（詳細には、５６ページ以降を参照）。

【0042】

無線送受信機は、以下で使用される５Ｇの定義に従う無線信号用に構成してもよい。「５Ｇ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：Ａ Ｖｉｅｗ ｏｎ ５Ｇ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｙｏｎｄ ３ＧＰＰ Ｒｅｌｅａｓｅ １５」，Ａｍｉｔａｂｈａ Ｇｈｏｓｈ，Ａｎｄｒｅａｓ Ｍａｅｄｅｒ，Ｍａｔｔｈｅｗ Ｂａｋｅｒ ａｎｄ Ｄｅｖａｋｉ Ｃｈａｎｄｒａｍｏｕｌｉ，ＩＥＥＥ Ａｃｃｅｓｓ（２０１９），Ｖｏｌ．７，ｐｇ １２７６３９，ＤＯＩ １０．１１０９／ＡＣＣＥＳＳ．２０１９．２９３９９３８。

【0043】

無線送受信機は、５ＧＨｚ～３００ＧＨｚ（両端を含む）の搬送周波数を有する無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ（両端を含む）の搬送周波数を有する無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、ＮＡＴＯによって定義されるＫ（２０ＧＨｚ～４０ＧＨｚ）、Ｌ（４０ＧＨｚ～６０ＧＨｚ）、及びＭ（６０ＧＨｚ～１００ＧＨｚ）帯域のうちの１つ以上内の搬送周波数を有する無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）によって定義されるＫａ（２７ＧＨｚ～４０ＧＨｚ）、Ｖ（４０ＧＨｚ～７５ＧＨｚ）、及びＷ（７５ＧＨｚ～１１０ＧＨｚ）帯域のうちの１つ以上内の搬送周波数を有する無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、３００ＧＨｚを超える搬送周波数を有する無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、１ＴＨｚ以上の搬送周波数を有する無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、５Ｇ信号である無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、６Ｇ信号である無線信号用に構成してもよい。無線送受信機は、７Ｇ信号である無線信号用に構成してもよい。

【0044】

無線送受信機はまた、第２の面上に支持されたある数の第３のアンテナと、第１の面上に支持されたある数の第４のアンテナとを含んでいてもよい。回路はまた、第３のアンテナを第３のフェーズドアレイとして制御して、無線信号を受信するように構成してもよい。第３のフェーズドアレイは、指向性であり、第２の面の法線に対する鋭角の第３の範囲内で制御可能に配向可能であってもよい。回路はまた、複数の第４のアンテナを第４のフェーズドアレイとして制御して、第３のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信するように構成してもよい。第４のフェーズドアレイは、指向性であり、第２の面の法線に対する鋭角の第４の範囲内で制御可能に配向可能であってもよい。

【0045】

このようにして、デバイスは、第１及び第２のアンテナを用いて無線信号を第１の面から第２の面に中継してもよく、第３及び第４のアンテナを用いて逆方向に信号を中継してもよい。第１の面上では、第１のアンテナが受信用Ｒｘアンテナを提供してもよく、第４のアンテナが送信用Ｔｘアンテナを提供してもよい。第２の面上では、第３のアンテナが受信用Ｒｘアンテナを提供してもよく、第２のアンテナが送信用Ｔｘアンテナを提供してもよい。

【0046】

第１及び／または第２のアンテナに関して説明した任意の特徴は、第３及び／または第４のアンテナに対して複製してもよいし、またはそれらと組み合わせて用いてもよい。第１のアンテナから第２のアンテナに無線信号を中継することに関して説明した任意の特徴は、第３のアンテナから第４のアンテナに無線信号を中継することに対して複製してもよいし、またはそれと組み合わせて用いてもよい。第３及び第４のフェーズドアレイに対するビームフォーミング及び／またはビームステアリングは、アナログ、デジタル、またはハイブリッドアプローチを用いて実装してもよい。回路は、第１のアンテナから第２のアンテナに無線信号を中継することを制御するように構成された第１の回路と、第１の回路と同じであってもよい第２の回路（ただし、第２の回路は、第３のアンテナから第４のアンテナに無線信号を中継することを制御するように構成してもよい）とを含んでいてもよい。

【0047】

第３のアンテナは第２の面上に直接配置してもよい。１つ以上の誘電体層を、第３のアンテナと第２の面との間に配置してもよい。第４のアンテナは第１の面上に直接配置してもよい。１つ以上の誘電体層を、第４のアンテナと第１の面との間に配置してもよい。

【0048】

回路は、交互サイクルの第１の期間中に、第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して無線信号を受信し、第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、第１のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信するように構成してもよい。回路は、交互サイクルの第２の期間中に、複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して無線信号を受信し、複数の第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して、第２のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信するように構成してもよい。

【0049】

このようにして、第１及び第２のアンテナを多重化して送受信装置として機能するようにしてもよい。第１の期間中、無線信号を一方向に中継してもよく、第２の期間中、無線信号を中継する方向を逆転してもよい。第１及び第２の期間の交互サイクルは、無線送受信機が作動している間、繰り返してもよい。第１の期間と第２の期間とは長さが同じであってもよい。第１の期間と第２の期間とは長さが異なっていてもよい。

【0050】

第２の面から離れるように送信される無線信号は、第１の面から離れるように送信される無線信号より出力が低くてもよい。たとえば、第１の面は建物の外側に向けてもよく、第２の面は建物の内部に向けてもよい。建物の内部で再送信される無線信号に対して用いる電力レベルを、より広範な外部ネットワークへの送信に必要なものと比べて低減すると、デバイスの消費電力が減り得る。建物内で再送信される信号に対して低減した電力レベルを用いると、建物内の他の電子機器及び／または機器との干渉が減り得る。建物内で再送信される信号に対して低減した電力レベルを用いると、無線信号の強度について心配する任意の建物占有者／ユーザに安心感を与え得る。

【0051】

第１及び／または第２のアンテナは、平面基板の誘電正接よりも小さい誘電正接を有する誘電体材料を含んでいてもよい。

【0052】

誘電体材料は、周波数２８ＧＨｚにおける平面基板の誘電正接よりも小さい誘電正接を有していてもよい。平面基板の誘電正接は、第１及び／または第２のアンテナに含まれる誘電体材料の誘電正接よりも２倍、３倍、５倍、または１０倍大きくてもよい。平面基板の誘電正接は、周波数２８ＧＨｚにおいて第１及び／または第２のアンテナに含まれる誘電体材料の誘電正接よりも２倍、３倍、５倍、または１０倍大きくてもよい。誘電体材料は、接地と第１及び／または第２のアンテナの放射面との間に配置してもよい。第３及び／または第４のアンテナは誘電体材料を含んでいてもよい。誘電体材料は、接地とアンテナの放射面との間に配置してもよい。

【0053】

このようにして、デバイスは随意に、アンテナに対して低損失誘電体材料を利用し得るが、アンテナと回路との間の直接の配線接続は、平面基板を低損失材料から形成する必要はなく、代わりにシリカガラス及び／またはポリマーなどの比較的高誘電損失材料から形成してもよいことを意味する。この結果、ロールツーロール製造法に適した高損失だが柔軟なポリマーフィルムの使用を可能にすること等により、コスト及び製造の複雑さが減る場合がある。

【0054】

誘電体材料には、無機酸化物、シリカ、アルミナ、有機材料、フルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、及びナノコンポジットのうちの１つ以上が含まれていてもよい。誘電体材料は、フィルムの形態を取ってもよく、１μｍ～１ｍｍ（両端を含む）の厚さであってもよい。誘電体材料は、同じ材料のアモルファス領域及び／または結晶領域を含んでいてもよい。誘電体材料が多形を示す場合、誘電体材料は、２つ以上の異なる多形体、及び随意にアモルファス材料を含んでいてもよい。

【0055】

誘電体材料の誘電正接は、周波数２８ＧＨｚにおいて、１０^－３以下であってもよい。誘電体材料の誘電正接は、周波数２８ＧＨｚにおいて、１０^－４以下、１０^－５以下、または１０^－６以下であってもよい。誘電体材料の誘電正接は、周波数２８ＧＨｚにおいて、１０^－２以上、１０^－１以上、または１以上であってもよい。平面基板の誘電正接は、周波数２８ＧＨｚにおいて、１０^－３以上であってもよい。

【0056】

第１のアンテナ及び／または第２のアンテナは、フォトリソグラフィを用いて形成してもよい。第３のアンテナ及び／または第４のアンテナは、フォトリソグラフィを用いて形成してもよい。第３のアンテナ及び／または第４のアンテナは、第１のアンテナ及び／または第２のアンテナと同じ誘電体材料を含んでいてもよい。

【0057】

回路は、無線信号を受信して再送信するために２つ以上の通過帯域を規定してもよい。回路は、通過帯域のうちの１つ以上を無効にし得るように構成可能であってもよい。異なる通過帯域は、無線通信ネットワークの異なるサービスプロバイダに対応してもよい。サービスプロバイダは、携帯電話、携帯電話サービス、及び／またはデータサービスプロバイダであってもよい。

【0058】

２つ以上の通過帯域のそれぞれは、１つ以上のアナログフィルタを含んでいてもよい。アナログフィルタは、膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）を含んでもいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。アナログフィルタは、薄膜バルク音響共振器（ＴＦＢＡＲ）を含んでもいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。アナログフィルタによって提供される各通過帯域の出力を接地して、その通過帯域を無効にしてもよい。通過帯域出力は、回路によって制御される個々のスイッチによって選択的に接地してもよい。

【0059】

２つ以上の通過帯域のそれぞれは、１つ以上のデジタルフィルタを含んでいてもよい。デジタルフィルタは、ビームフォーミング及び／またはビームステアリングを行うように構成されたデジタル回路によって提供してもよい。デジタルフィルタは、専用のデジタルフィルタリング回路によって提供してもよい。

【0060】

回路は、２つ以上の通過帯域のそれぞれが、１回限りの構成プロセスにおいて独立に有効または無効になるように構成可能であってもよい。１回限りの構成プロセスは、プログラマブル読み出し専用メモリ（プログラマブルＲＯＭ）のプログラミングを含んでいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。無線送受信機の初期構成では、各通過帯域出力はヒューズ接続によって接地してもよく、１回限りの構成プロセスは、有効にすべき通過帯域に対応するヒューズ接続を飛ばすことを含んでいてもよいし、またはその形態を取ってもよい。

【0061】

回路は、使用中に２つ以上の通過帯域のそれぞれが独立に有効または無効にされ得るように構成可能であってもよい。

【0062】

回路は、１つ以上の通過帯域を有効にし及び／または１つ以上の他の通過帯域を無効にする命令を含む通過帯域変更メッセージを受信するように構成してもよい。通過帯域変更メッセージは、無線送受信機がその一部または一部分を形成する無線ネットワークを通して受信してもよい。通過帯域変更メッセージは無線信号として受信してもよい。通過帯域変更メッセージは、回路によって規定される２つ以上の通過帯域のうちの１つ内で受信してもよい。通過帯域変更メッセージは、常に有効になっているさらなる通過帯域内で受信してもよい。

【0063】

無線送受信機は、時間多重無線通信システム内で無線信号を受信して再送信するように構成してもよい。回路は、１つ以上の選択されたサービスプロバイダに対応する無線信号のみを再送信するように構成可能であってもよい。回路は、たとえばパケットヘッダデータを用いて、受信した無線信号の送信元を特定するように構成してもよい。受信した無線信号の送信元が、選択されたサービスプロバイダの１つに対応することに応じて、回路を、複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、その受信した無線信号を再送信するように構成してもよい。受信した無線信号の送信元が、選択されたサービスプロバイダの１つに対応しないことに応じて、回路はその受信した無線信号を再送信しなくてもよい。

【0064】

選択されたサービスプロバイダは、使用中に更新可能であってもよい。回路は、１つ以上のサービスプロバイダから発信される無線信号の再送信を可能にし及び／または１つ以上の他のサービスプロバイダから発信される無線信号の再送信を無効にするための命令を含む、選択されたサービスプロバイダ変更メッセージを受信するように構成してもよい。

【0065】

選択されたサービスプロバイダ変更メッセージは、無線送受信機がその一部である無線ネットワークを通して受信してもよい。選択されたサービスプロバイダ変更メッセージは、無線信号として受信してもよい。

【0066】

回路と複数の第１のアンテナとの間の接続の全長は平面基板によって支持されてもよく、回路と複数の第２のアンテナとの間の接続の全長は平面基板によって支持される。

【0067】

このようにして、複数の第１のアンテナと複数の第２のアンテナとの間で受信及び中継される信号は、決して平面基板を外れて配線されることはない（だが、それらは、本明細書で説明するようにビアを用いて平面基板を通して配線される）。

【0068】

第１の態様による無線送受信機は、第２の態様による無線送受信機及び／または第３の態様による無線送受信機の任意の特徴に対応する特徴を含んでいてもよい。

【0069】

本発明の第２の態様によれば、ある数の第１のアンテナ及びある数の第２のアンテナを含む無線送受信機が提供される。無線送受信機はまた、第１のアンテナ及び第２のアンテナに接続された回路を含む。回路は、複数の第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して、無線信号を受信するように構成されている。第１のフェーズドアレイは指向性であり、第１の角度範囲内で制御可能に配向可能である。回路はまた、複数の第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、第１のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信するように構成してもよい。第２のフェーズドアレイは指向性であり、第２の面の法線に対する第２の角度範囲内で制御可能に配向可能である。回路は、無線信号を受信して再送信するための２つ以上の通過帯域を規定する。回路は、通過帯域のうちの１つ以上を無効にし得るように構成可能であってもよい。

【0070】

第２の態様による無線送受信機は、第１の態様による無線送受信機及び／または第３の態様による無線送受信機の任意の特徴に対応する特徴を含んでいてもよい。

【0071】

無線送受信機はまた、第１及び第２の面を有する平面基板を含んでいてもよい。第１のアンテナは第１の面上に支持してもよい。第２のアンテナは第２の面上に支持してもよい。回路は、平面基板上に及び／または平面基板内に支持してもよい。第１の角度範囲は、第１の面の法線に対する鋭角の第１の範囲であってもよい。第２の角度範囲は、第２の面の法線に対する鋭角の第２の範囲であってもよい。

【0072】

異なる通過帯域は、無線通信ネットワークの異なるサービスプロバイダに対応してもよい。サービスプロバイダは、携帯電話、携帯電話サービス、及び／またはデータサービスプロバイダであってもよい。

【0073】

２つ以上の通過帯域のそれぞれは、１つ以上のアナログフィルタを含んでいてもよいし、またはその形態を取ってもよい。アナログフィルタは、膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）を含んでもいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。アナログフィルタは、薄膜バルク音響共振器（ＴＦＢＡＲ）を含んでもいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。アナログフィルタによって提供される各通過帯域の出力を接地して、その通過帯域を無効にしてもよい。通過帯域出力は、回路によって制御される個々のスイッチによって、選択的に接地してもよい。

【0074】

２つ以上の通過帯域のそれぞれは、１つ以上のデジタルフィルタを含んでいてもよいし、またはその形態を取ってもよい。デジタルフィルタは、ビームフォーミング及び／またはビームステアリングを行うように構成されたデジタル回路によって提供してもよい。デジタルフィルタは、専用のデジタルフィルタリング回路によって提供してもよい。

【0075】

回路は、２つ以上の通過帯域のそれぞれが、１回限りの構成プロセスの間に独立に有効または無効にされ得るように構成可能であってもよい。１回限りの構成プロセスは、プログラマブル読み出し専用メモリ（プログラマブルＲＯＭ）のプログラミングを含んでいてもよいし、またはその形式を取ってもよい。

【0076】

無線送受信機の初期構成では、各通過帯域出力はヒューズ接続によって接地してもよく、１回限りの構成プロセスは、有効にすべき通過帯域に対応するヒューズ接続を飛ばすことを含んでいてもよいし、またはその形態を取ってもよい。

【0077】

回路は、使用中に２つ以上の通過帯域のそれぞれが独立に有効または無効にされ得るように構成可能であってもよい。回路は、１つ以上の通過帯域を有効にし及び／または１つ以上の他の通過帯域を無効にする命令を含む通過帯域変更メッセージを受信するように構成してもよい。通過帯域変更メッセージは、無線送受信機がその一部である無線ネットワークを通して受信してもよい。通過帯域変更メッセージは無線信号として受信してもよい。通過帯域変更メッセージは、回路によって規定される２つ以上の通過帯域のうちの１つ内で受信してもよい。通過帯域変更メッセージは、常に有効になっているさらなる通過帯域内で受信してもよい。

【0078】

本発明の第３の態様によれば、ある数の第１のアンテナ及びある数の第２のアンテナを含む無線送受信機が提供される。無線送受信機はまた、第１のアンテナ及び第２のアンテナに接続された回路を含む。回路は、第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して、無線信号を受信するように構成されている。第１のフェーズドアレイは指向性であり、第１の角度範囲内で制御可能に配向可能である。回路はまた、第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、第１のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信するように構成されている。第２のフェーズドアレイは指向性であり、第２の面の法線に対する第２の角度範囲内で制御可能に配向可能である。無線送受信機は、時間多重無線通信システム内で無線信号を受信して再送信するように構成されている。回路は、１つ以上の選択されたサービスプロバイダに対応する無線信号のみを再送信するように構成可能である。

【0079】

第３の態様による無線送受信機は、第１の態様による無線送受信機及び／または第２の態様による無線送受信機の任意の特徴に対応する特徴を含んでいてもよい。

【0080】

無線送受信機はまた、第１及び第２の面を有する平面基板を含んでいてもよい。第１のアンテナは第１の面上に支持してもよい。第２のアンテナは第２の面上に支持してもよい。回路は、平面基板上に及び／または平面基板内に支持してもよい。第１の角度範囲は、第１の面の法線に対する鋭角の第１の範囲であってもよい。第２の角度範囲は、第２の面の法線に対する鋭角の第２の範囲であってもよい。

【0081】

回路は、たとえばパケットヘッダデータを用いて、受信した無線信号の送信元を特定するように構成してもよい。受信した無線信号の送信元が、選択されたサービスプロバイダの１つに対応することに応じて、回路を、第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、その受信した無線信号を再送信するように構成してもよい。受信した無線信号の送信元が、選択されたサービスプロバイダの１つに対応しないことに応じて、回路はその受信した無線信号を再送信しなくてもよい。

【0082】

選択されたサービスプロバイダは、使用中に更新可能であってもよい。回路は、１つ以上のサービスプロバイダから発信される無線信号の再送信を可能にし及び／または１つ以上の他のサービスプロバイダから発信される無線信号の再送信を無効にするための命令を含む、選択されたサービスプロバイダ変更メッセージを受信するように構成してもよい。

【0083】

選択されたサービスプロバイダ変更メッセージは、無線送受信機がその一部である無線ネットワークを通して受信してもよい。選択されたサービスプロバイダ変更メッセージは、無線信号として受信してもよい。

【0084】

構造物が、第１、第２、及び／または第３の態様のうちのいずれか１つによる１つ以上の無線送受信機を含んでいてもよい。

【0085】

構造物は建物を含んでいてもよいし、またはその形態を取ってもよい。建物は商業用、住宅用、または市民の建物であってもよい。構造物は、たとえば、街路灯、ベンチ、バス停、道標または標識、パーキングメーター、安全バリア、宣伝広告板または掲示板などの街路備品の物品を含んでいてもよいし、またはその形態を取ってもよい。

【0086】

構造物は、内面及び外面を有する窓を含んでいてもよく、無線送受信機は窓の内面に取り付けてもよい。

【0087】

本発明の第４の態様によれば、第１、第２、及び／または第３の態様のうちのいずれか１つによる無線送受信機、または第１、第２、及び／または第３の態様のうちのいずれか１つによる無線送受信機を組み込んだ構造物を用いる方法が提供される。本方法は、第１のアンテナを第１のフェーズドアレイとして制御して、無線信号を受信することを含む。第１のフェーズドアレイは指向性であり、第１の角度範囲内で制御可能に配向可能である。本方法はまた、第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、第１のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信することを含む。第２のフェーズドアレイは指向性であり、第２の角度範囲内で制御可能に配向可能である。

【0088】

本方法は、第１の態様による無線送受信機、第２の態様による無線送受信機、及び／または第３の態様による無線送受信機の任意の特徴に対応する特徴を含んでいてもよい。

【0089】

本発明の第５の態様によれば、第１及び第２の対向する面を有し、第１及び第２の対向する面の間に厚さを有する平面基板を含む無線送受信機が提供される。無線送受信機はまた、第１の面上に支持されたある数の第１のアンテナを含む。無線送受信機はまた、第２の面上に支持されたある数の第２のアンテナを含む。無線送受信機はまた、平面基板によって支持され、第１のアンテナ及び第２のアンテナに接続された回路を含む。回路は、回路と第１のアンテナとの間及び／または回路と第２のアンテナとの間で信号を送信するために平面基板の厚さを通して形成されたある数のビアを含む。回路は、無線信号を受信するために第１のアンテナを制御するように構成されている。回路はまた、第２のアンテナを第２のフェーズドアレイとして制御して、第１のフェーズドアレイを用いて受信した無線信号を再送信するように構成されている。第２のフェーズドアレイは指向性であり、第２の面の法線に対する鋭角の第２の範囲内で制御可能に配向可能である。

【0090】

第５の態様による無線送受信機は、第１の態様による無線送受信機、第２の態様による無線送受信機、第３の態様による無線送受信機、及び／または第４の態様による方法の任意の特徴に対応する特徴を含んでいてもよい。

【0091】

次に、本発明のある実施形態を、添付図面を参照して一例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0092】

【図1】窓に取り付けられた無線送受信機の概略断面図である。

【図2】無線信号の指向性受信及び送信のために図１の無線送受信機を用いる概略図である。

【図3】アンテナアレイレイアウトの第１の例の概略平面図である。

【図4】アンテナアレイレイアウトの第２の例の概略平面図である。

【図5】アンテナアレイレイアウトの第３の例の概略平面図である。

【図6】アンテナアレイレイアウトの第４の例の概略平面図である。

【図7】アンテナスタックの第１の例の概略断面図である。

【図8】アンテナスタックの第２の例の概略断面図である。

【図9】アンテナスタックの第３の例の概略断面図である。

【図10】アナログビームフォーミング及びビームステアリングを提供するための回路の概略ブロック図である。

【図11】デジタルビームフォーミング及びビームステアリングを提供するための回路の概略ブロック図である。

【図12】図１１の回路のいくつかの実装で使用されるデータバッファを概略的に例示する図である。

【図13】図１４の回路内で使用される第１の受信サブアレイの概略ブロック図である

【図14】アナログ及びデジタルビームフォーミング及びビームステアリングのハイブリッドを提供するための回路の概略ブロック図である。

【図15】図１４の回路内で使用される第２の送信サブアレイの概略ブロック図である。

【図16】第２の無線送受信機を概略的に例示する図である。

【図17】図１６の第２の無線送受信機の代替的な構成を概略的に例示する図である。

【図18】切替可能なフィルタバンクの概略ブロック図である。

【図19】ヒューズを飛ばすことによって無効にされ得る通過帯域フィルタの概略ブロック図である。

【図20】ヒューズを飛ばすことによって有効にされ得る通過帯域フィルタの概略ブロック図である。

【図21】アナログビームフォーミング及びビームステアリングを提供するための第２の回路の一部の概略ブロック図である。

【図22】アナログビームフォーミング及びビームステアリングを提供するための第３の回路の一部の概略ブロック図である。

【図23】アナログビームフォーミング及びビームステアリングを提供するための第４の回路の一部の概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0093】

以下の説明では、同様の部分は同様の参照数字によって表される。
基地局までの見通し線及び無線信号の大気及び／または天候による減衰の問題は、無線ネットワークにさらに無線送受信機を加えることによって対処され得る。しかし、これを実際に行うためには、無線送受信機として、小型で、高利得で、操作可能で、安価で、大量の電力を必要としないものが必要である。無線信号のポインティングベクトルの方向が、特に見通し外の環境の場合には、サービス性能の品質を最大にするために重要である。使用する無線送受信機が美的に目立たず、すなわち小型であり、好ましくは変装及び／または環境への統合が容易であるべきことも望ましい。本明細書では、数ある問題の中で、これらの問題点に対処する無線送受信機について説明する。

【0094】

無線通信に対する現在のインフラストラクチャでは、高周波数側に、たとえばｍｍ波側に（またはそれを超えて）スケール変更することを難しくする制限及び根本的な問題に直面することが予想される。モバイルデータ、コンテンツストリーミングなどの新しいサービスのために、より高い帯域幅に対する要求がますます高まるにつれ、単一の送信塔によってカバーされるエリア（または「セル」）のサイズはますます小さくなった。この傾向は、「５Ｇ」と言われることが多い５ＧＨｚを超える周波数の場合でも続くと予想される。携帯電話の基地局の現在の従来のインフラストラクチャはすでにその限界に近づいており、無線通信ネットワークの増加が、高周波及び高データレートで動作する見通し内ポイントツーマルチポイントシステムに向かって移動するにつれ、新しいアプローチが必要となっている。このような高周波通信（たとえば、ｍｍ波）は、ビームフォーミング及びビームステアリングを可能にする大規模な多入力多出力アンテナアーキテクチャを使用することからかなり恩恵を受け得る。高指向性の動作は、マルチパス干渉に伴う問題点を避けるのに役立ち得る。

【0095】

高解像度ビデオストリーミング、クラウドベースサービス、拡張現実などの、ますます多様で没入型のモバイルデータサービスに対する消費者の需要の高まりにより、次世代の無線通信ネットワーク及びシステムは、競争力を維持するために、高スループット、低遅延、及び信頼性を提供する必要がある。たとえば、最大６ＧＨｚまで増える現在計画されているインフラストラクチャを超えて、十分に使われていないｍｍ波周波数において利用可能なさらなる２００ＧＨｚのスペクトルがあり、１０～５０Ｇｂ／秒の領域でのデータレートを潜在的にサポートすることができる。

【0096】

広域スペクトルは無制限という意味ではなく、他のサービスも同じかまたは隣接する帯域を用いる。スペクトルのかなりの部分が、単一の独立したモバイルネットワークオペレータに排他的に許可される場合、スペクトル利用が非効率になる。平均的な消費者は、ｍｍ波スペクトルとして、３～３０ＧＨｚ、及び３０～４０ＧＨｚ（最大で３００ＧＨｚ）の範囲のスペクトルを伴うｃｍ波を利用する場合がある。

【0097】

スマートシティインフラストラクチャ、ヘルスケア、自動運転車、及び他のいくつかのアプリケーションを含むミッションクリティカルなサービスに対して６０～７０ＧＨｚにおけるスペクトル共有もある。このようなサービスは好ましくは、連続的で高速かつ低遅延の接続にアクセスすべきであり、共有スペクトルは、デバイスが常に接続されていることを保証するのに役立つ可能性がある。

【0098】

本明細書は、無線信号、特に、無線通信ネットワーク（たとえば、モバイル／携帯電話サービス）におけるデータ送信用に使用される５ＧＨｚを超える無線信号を中継するための無線送受信機に関する。数ある特徴の中で、本明細書に記載の無線送受信機は、コンパクトで薄型であり、構築環境内の構造物への直接の取り付けまたは一体化を可能にする。本明細書による無線送受信機は、窓ガラスへの取り付けまたは一体化に対して特に好適であり得て、人間の観察者に透けて見えるように十分な透明性を保持し得る。

【0099】

これらの特徴によって、無線送受信機を構造物に追加して、範囲を改善し、死角を減らし、構造物の内部または地下（たとえば、地下鉄交通システム）に信号を中継するなどを行うことができる。

【0100】

図１及び２を参照して、無線送受信機１を示す。

【0101】

無線送受信機１は、第１の３及び第２の４の対向する面を有し、第１及び第２の対向する面３、４の間にｔ厚さを有する平面基板２を含む。数Ｎの第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_ｎ、・・・、Ｒｘ_Ｎを含む第１のアレイ５が、第１の面３上に支持され、数Ｍの第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍ、・・・、Ｔｘ_Ｍを含む第２のアレイ６が、第２の面４上に支持されている。回路７が平面基板によって支持され、回路５が、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_ｎ及びＭ個の第２のアンテナＴｘ_ｍに電気的に接続されている。回路７は、回路７と第１のアンテナＲｘ_ｎの第１のアレイ５との間及び／または回路７と第２のアンテナＴｘ_ｍの第２のアレイ６との間で無線周波数の電気信号を送信するために、平面基板２の厚さｔを通して形成されたある数のビア８（図７）を含む。

【0102】

無線送受信機１は、無線通信ネットワーク（たとえば、携帯電話及び同様のデバイスによって用いられるネットワーク）の送受信装置（代替的に「基地局」または「中継局」）を提供する。

【0103】

回路７は、第１のアンテナＲｘ_ｎのアレイ５を第１のフェーズドアレイ５として制御して、入力無線信号９を受信するように構成されている。第１のフェーズドアレイ５は指向性であり、第１の面３の法線１０に対する鋭角θ_Ｒの第１の範囲Δθ_１内で制御可能に配向可能である。第１のフェーズドアレイ５が配向される方向は、第１のフェーズドアレイ５の第１の放射パターンの主放射線ローブの軸に対応し得る。第１の範囲Δθ_１は、０～９０度の範囲（両端を含む）であってもよく、すなわち０≦Δθ_１≦９０であってもよい。第１のΔθ_１範囲は、第１の面３から離れる方に向かう第１の半球の全部または全部未満を含んでいてもよい。たとえば、第１の範囲は、２πステラジアン以下、３π／４ステラジアン以下、πステラジアン以下、またはπ／２ステラジアン以下の角度範囲を包含していてもよい。

【0104】

第１の範囲Δθ_１は、第１の面１０に対して法線１０の周りに実質的に回転対称であってもよく、たとえば、第１の範囲Δθ_１は、円錐形状、ホーン形状などであってもよい。しかし、範囲Δθ_１は、第１の面３に対して法線１０の周りに回転対称である必要はなく、たとえば、第１の範囲Δθ_１は、平面内で実質的にファン形状であってもよい。全般的に、第１のフェーズドアレイ５を形成する第１のアンテナＲｘ_ｎの構成に応じて、第１のフェーズドアレイ５は、使用中に第１及び／または第２の軸の周りに制御可能に配向可能であってもよい。たとえば、極座標系（θ_Ｒ，φ_Ｒ）が法線１０に対して規定される場合、使用中に第１のフェーズドアレイ５を操縦し得る最大極角θ_Ｒｍａｘ及び最小極角θ_Ｒｍｉｎは、法線１０の周りの方位角φの関数であってもよく、すなわちθ_Ｒｍｉｎ（φ_Ｒ）≦θ_Ｒ≦θ_Ｒｍａｘ（φ_Ｒ）であってもよい。無線送受信機１を取り付けるとき、平面基板２は任意の角度に向けてもよい。たとえば、平面基板２は、法線１０が水平面内にあるように、重力に対して垂直方向に取り付けてもよい。

【0105】

回路７はまた、第２のアンテナＴｘ_ｍのアレイ６を第２のフェーズドアレイ６として制御して、第１のフェーズドアレイ５を用いて受信した無線信号９の再送信に対応する出力無線信号１１を送信するように構成されている。第２のフェーズドアレイ６は指向性であり、第２の面４の法線１１に対する鋭角θ_Ｔの第２の範囲Δθ_２内で制御可能に配向可能である。反対側の半球内で第１の範囲Δθ_１に配向されることに加えて、第２のフェーズドアレイ６及び第２の範囲Δθ_２を、第１のフェーズドアレイ５及び第１の法線１０に対する第１の範囲Δθ_１に関して説明した任意の方法で、第２の法線１２に対して構成してもよい。

【0106】

第１の５及び第２の６のフェーズドアレイは、第１及び第２のフェーズドアレイ５、６の配向方向が固定されておらず、回路７による使用中に独立に変更し得るという意味で、制御可能に配向可能である。たとえば、球座標系が、第１の法線１０と位置合わせされた天頂によって規定されている場合、第１のフェーズドアレイ５に対する配向方向（放射線ローブの中心軸）は、（θ_Ｒ、φ_Ｒ）であってもよく、第２のフェーズドアレイ６に対する配向方向（放射線ローブの中心軸）は、（θ_Ｔ、φ_Ｔ）（０≦θ_Ｒ≦π／２及びπ／２≦θ_Ｒ≦πであり、可能性としてさらに、方位角の関数として個々の最大及び最小に制約されるθ_Ｒｍｉｎ（φ_Ｒ）≦θ_Ｒ≦θ_Ｒｍａｘ（φ_Ｒ）、及びθ_Ｔｍｉｎ（φ_Ｔ）≦θ_Ｔ≦θ_Ｔｍａｘ（φ_Ｔ））であってもよい。

【0107】

方向（θ_Ｒ，φ_Ｒ）は、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎによって受信される無線信号９を加算するために回路７によって使用される相対位相を調整することによって制御される。特に図２を参照して、第１のフェーズドアレイ５内の第１のアンテナＲｘ_ｎの間隔がｄ_１である場合、角度θ_Ｒで入射する無線信号９は、隣接する第１のアンテナＲｘ_ｎ、Ｒｘ_ｎ＋１間でｄ_１．ｓｉｎ（θ_Ｒ）の経路差を有する。図２では、説明を簡単にするために、方位角φに対応する平面内での経路差ｄ_１．ｓｉｎ（θ_Ｒ）を示す。経路差ｄ_１ｓｉｎ（θ_Ｒ）は位相差に対応し、各第１のアンテナＲｘ_ｎからの信号に適用される位相差を制御することによって、回路７は、特定の方向（θ_Ｒ，φ_Ｒ）から入射する無線信号９の強め合う干渉を選択し得て、一方で他の方向から入射する無線信号９は相殺的干渉による減衰を受ける。加算するために回路７によって使用される位相シフトに加えて、第１のフェーズドアレイ５の有効な放射パターンの全体形状も、個々の第１のアンテナＲｘ_ｎの放射パターンに依存する。このプロセスは、「ビームフォーミング」と言われることが多い。フェーズドアレイを用いるビームフォーミングは確立された技術であるので、簡略にするために、本明細書では詳細に説明しない。

【0108】

同様に、回路７は、ビームステアリングプロセスにおいて第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍを用いて方向（θ_Ｔ，φ_Ｔ）に無線信号１１を再送信するための相対位相を制御する。ビームステアリングプロセスは、第１のフェーズドアレイ５に対するビームフォーミングの類似物である。同様に、簡略にするために、ビームステアリングの技術は本明細書では詳細に説明しない。

【0109】

全般的に、無線送受信機１は、一方向（θ_Ｒ、φ_Ｒ）、たとえば、無線通信ネットワークの放送用電波塔（または携帯電話の基地局）への方向から受信して、異なる方向（θ_Ｔ、φ_Ｔ）、たとえば建物の内部に向けて、または携帯電話などの特定のユーザデバイスにさえ向けて、再送信（再放送／中継）する。

【0110】

無線送受信機１は、５ＧＨｚ～３００ＧＨｚ（両端を含む）、たとえば、ＮＡＴＯによって定義されるＫ（２０ＧＨｚ～４０ＧＨｚ）、Ｌ（４０ＧＨｚ～６０ＧＨｚ）及び／またはＭ（６０ＧＨｚ～１００ＧＨｚ）帯域のうちの１つ以上内の搬送周波数を有する無線信号９、１１を送受信するように構成されている。それに加えてまたはその代わりに、無線送受信機１は、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）によって定義されるＫ_ａ（２７ＧＨｚ～４０ＧＨｚ）、Ｖ（４０ＧＨｚ～７５ＧＨｚ）、及びＷ（７５ＧＨｚ～１１０ＧＨｚ）帯域のうちの１つ以上内の搬送周波数を有する無線信号９、１１を送受信するように構成してもよい。無線送受信機１は、動作の周波数帯域（複数可）によって特に限定されず、３００ＧＨｚを超えるかまたは最大で１ＴＨｚ以上でさえある搬送周波数を有する無線信号９、１１に対して調整してもよい。無線送受信機１は、「５Ｇ」、「６Ｇ」と言われる消費者データサービス、または任意の他の概念的世代のモバイルデータサービスに対応する無線信号９、１１を中継してもよい。無線送受信機１は、以下の文献で使用される５Ｇの定義に従う無線信号用に構成してもよい。「５Ｇ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：Ａ Ｖｉｅｗ ｏｎ ５Ｇ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｙｏｎｄ ３ＧＰＰ Ｒｅｌｅａｓｅ １５」，Ａｍｉｔａｂｈａ Ｇｈｏｓｈ，Ａｎｄｒｅａｓ Ｍａｅｄｅｒ，Ｍａｔｔｈｅｗ Ｂａｋｅｒ ａｎｄ Ｄｅｖａｋｉ Ｃｈａｎｄｒａｍｏｕｌｉ，ＩＥＥＥ Ａｃｃｅｓｓ（２０１９），Ｖｏｌ．７，ｐｇ １２７６３９，ＤＯＩ １０．１１０９／ＡＣＣＥＳＳ．２０１９．２９３９９３８．
ビア８（図７）は、回路７またはその部品を形成するために層状及び／またはパターニングしてデバイスにし得るかまたはディスクリートコンポーネントとして異種統合し得る異なる機能のコンポーネントの相互接続に対して用いられる。回路７は、たとえば、伝導性配線、マイクロストリップ線路、伝導性ビアなどの物理的な配線リンクを用いて、第１のアンテナＲｘ_ｎのフェーズドアレイ５及び第２のアンテナＴｘ_ｍのフェーズドアレイ６に接続される。

【0111】

回路７コンポーネント、平面基板２上または平面基板２内の第１のアンテナＲｘ_ｎ及び第２のアンテナＴｘ_ｍを異種統合する方法は、無線送受信機１の重要な特徴である。詳細には、無線信号９、１１は、第１及び第２の面３、４の間で放射結合されず、代わりにある数のビア８（図７）を用いて基板２の厚さｔを通して配管される。結果として、平面基板２の誘電損失特性は無線送受信機１の機能に実質的に関連せず、ガラス及び／または透明ポリマーなどの非従来型の材料を用いる可能性を開く。

【0112】

このようにして、平面基板２は随意に、透明材料（たとえば、可視波長に対する最小透過率が５０％である）を用いて形成してもよい。透明な平面基板２は、ガラスを含んでいてもよいし、ガラスから形成してもよいし、または限定することなく以下を含む１つ以上のプラスチックを用いてもよい。ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ペット）、ポリエチレンナフタレートペン、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、または任意の他のポリマーであって、回路を支持するのに十分な機械的強度及び透けて見えるのに十分な透明性を有するもの。これらの材料は、従来、過度の誘電損失特性のために、無線周波数（ＲＦ）信号に対する回路基板及び／またはアンテナ基板としては用いられていない。しかし、ビア８（図７）を用いて基板２を通して回路７までＲＦ信号を配管することによって、これらのタイプの損失材料を用いてもよい。これは、アンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍのアレイ５、６を含む無線送受信機１のかなりの割合が潜在的に透明または半透明に形成され得るため、優位であり得る。たとえば、非常に細く及び／または薄い伝導性配線、金属ナノワイヤ、金属メッシュなどを用いて、アンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍを規定する。

【0113】

ほとんど透明な無線送受信機１を、内部の人々の視界を著しく不明瞭にすることも、窓１３からの自然照明を低減することもなく、たとえば接着層１４を用いて、建物または他の構造物の窓ガラス１３の内面に貼り付け得る。このようにして、窓１３に入射した無線信号９を、建物または構造物内のさらに深くに再送信し得る１１。

【0114】

平面基板２は、材料の単一のモノリシックブロックである必要はなく、いくつかの例では、１層以上のガラス及び／またはプラスチック及び／または接着剤を含む積層体（図示せず）の形態を取ってもよい。積層体は、１つ以上の導体層を含んでいてもよい。導体層は、内部であってもよく（すなわち第１及び第２の面３、４の間）、及び／または外部であってもよい（すなわち、第１及び／または第２の面３、４上に支持される）。
平面基板２は柔軟であるのに十分に薄くてもよく、たとえばポリマー材料の薄膜またはシートであってもよい。

【0115】

第１のアンテナＲｘ_ｎを第１の面３上に直接配置してもよい。代替的に、１つ以上の誘電体層を、第１のアンテナＲｘ_ｎと第１の面３との間に配置して、たとえば、第１の面３上に第１のアンテナＲｘ_ｎの放射面及び接地面の両方を画定してもよい。同様に、第２のアンテナＴｘ_ｍを、第２の面４上に直接配置してもよいし、１つ以上の誘電体層によって第２の面４から分離してもよい。

【0116】

回路７を平面基板２と一体化することは特に限定されず、全般的に、回路７は、第１の面３上に支持された１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよく、及び／または第２の面４上に支持された１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよい。いくつかの例では、回路７は、それに加えてまたはその代わりに、平面基板２内に支持された１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよい。たとえば、平面基板２が積層体である場合、回路７のコンポーネントを、積層体を組み立てたときに内部（第１及び第２の面３、４の間）である積層体を構成する層の１つ以上の表面上に支持してもよい。

【0117】

回路７は、平面基板２、たとえば、第１の面３、第２の面４、または平面基板２を組み立てたら積層体の内部となる層の面にフリップチップボンディングされた１つ以上のコンポーネントを含んでいてもよい。回路７のこのような１つ以上のコンポーネントは、異種統合ロードマップ（ＨＩＲ）に従って平面基板２（またはその層）にフリップチップボンディングしてもよい。

【0118】

異種統合ロードマップ（ＨＩＲ）は、シリコンシステムインパッケージ（ＳｉＰ）技術のために開発された一連のガイドラインである。ＨＩＲは、たとえば、ＨＩＲ２０１９版の出版物に説明されているガイドラインを指してもよい。半導体／フラットパネルデバイスをパッケージするための基板を用いた半導体／フラットパネルデバイスの製造に対して確立されているが、発明者の知る限りでは、ＨＩＲの方法は、プリント回路基板以外の基板上（たとえば、ガラス及び／または透明プラスチック基板上）での異種統合には、これまで適応されていなかった。ＨＩＲには、中間キャリアとしてガラス基板を用いることが記載されているが、本明細書の発明者らは、本明細書で提案する形式の全体的なシステム統合がガラスまたは透明ポリマー上で行われているということは知らない。いくつかの例では、無線送受信機１自体は、ガラス繊維エポキシ、ボール紙、銅張り積層板、ＦＲ２／ＦＲ４プリント回路基板ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの従来のプリント回路基板基板を含んでいなくてもよい。当然のことながら、これは、無線送受信機１が、従来のプリント回路基板基板（図示せず）を含み得る別個にパッケージされたデバイス（たとえば、電源（図示せず））に接続されることを排除するものではない。他の例では、従来のプリント回路基板基板（たとえば前述したもの）を、無線送受信機１及び／または回路７において、たとえば平面基板２として用いてもよい。

【0119】

回路７は、１つ以上のフィルタ、たとえば、１つ以上の膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）、１つ以上の薄膜バルク音響共振器（ＴＦＢＡＲ）、及び／または１つ以上のメタマテリアルを含んでいてもよい。無線送受信機での使用に適したメタマテリアルフィルタには、限定することなく、以下に記載されたメタマテリアルフィルタが含まれる。「Ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｉｎｓｐｉｒｅｄ Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ＲＦ／Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ」，Ａｂｄｕｌｌａｈ Ａｌｂｕｒａｉｋａｎ，ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ（２０１６），Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｅｓｃｈｏｌａｒ．ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ．ａｃ．ｕｋ／ｕｋ－ａｃ－ｍａｎ－ｓｃｗ：３０５３０８，（詳細には、５６ページ以降を参照）。第１のアンテナＲｘ_ｎからの信号に対するフィルタは、近接するために第１の面３上に支持してもよく、第２のアンテナＴｘ_ｍへの信号に対するフィルタは、同じ理由で第２の面４上に支持してもよい。

【0120】

フィルムベースのバルク弾性波共振器は、同じ中心周波数を有する表面弾性波（ＳＡＷ）共振器と比べて、低い挿入損失、２５ＧＨｚ帯域を含みそれを超える周波数帯域における高い選択性、低消費電力、及び高い絶縁を含む（しかしこれらに限定されない）特性を提供し得る。フィルムベースのバルク弾性波共振器は、高い（たとえば６０ＧＨｚ）周波数に対して構成してもよく、その高いＱ値及び高い音速に大電力処理が組み合わさるため、急峻なフィルタスカートを示す場合がある。熱伝導が高い材料を用いる。考えられる材料としては、誘電体として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が含まれ得る。これは圧電性であり、通常は２００℃～３００℃において最も広くマグネトロンスパッタリングされ、電極材料はプラチナ（Ｐｔ）から銅（Ｃｕ）の範囲である。たとえば、伝導性要素は、銅、Ｃｕを用いて、銅、Ｃｕと、タンタル、Ｔａ、ニオビウム、Ｎｂ、モリブデン、Ｍｏ、タングステン、Ｗ、ジルコニウム、Ｚｒ、ハフニウム、Ｈｆ、レニウム、Ｒｅ、オスミウム、Ｏｓ、ルテニウム、Ｒｕ、ロジウム、Ｒｈ、チタン、Ｔｉ、バナジウム、Ｖ、クロム、Ｃｒ、及びニッケルＮｉから選択される１つ以上の高融点金属要素との合金を含む障壁層によって形成してもよい。電気及び熱の伝導性が高いので銅が好ましいが、意図した動作周波数における好適な電気伝導性及び表皮深さを条件として、他の金属を用いてもよい。モリブデンが良い選択であり得る。なぜならば、この金属は、ソース／ドレインメタライゼーション標準として任意のＧｅｎ－Ｘフラットパネルラインにおいて広く利用できることに加えて、比較的適度な音響インピーダンス、密度、及び抵抗率の組み合わせを提供するからである。用語Ｇｅｎ－Ｘは、フラットパネル業界において使用される標準用語であり、基板のサイズを指す。たとえば、Ｇｅｎ１０＋は、最大で２８４０ｍｍ×３３７０ｍｍの基板サイズを指す。

【0121】

平面基板２は、ヒートスプレッダ層（図示せず）を組み込んでもよい。ヒートスプレッダ層は、異種統合製造プロセス中に組み込んでもよい。ヒートスプレッダ層によって、ファンまたは他の冷却方法を必要とせずに、より高い電力での動作、及び／またはより高密度のアンテナ及び／またはマイクロストリップ相互接続の使用が可能になり得る。いくつかの例では、接地面層２３、２６（図７）は銅から形成してもよく、さらにヒートスプレッダ層として機能してもよい。それに加えてまたはその代わりに、アンテナ誘電体層２４、２７（図７）は、比較的高い熱伝導を有する誘電体、たとえば、ＡｌＮ、またはＡｌＯ_ｘ（特に、サファイア構造内のＡｌ_２Ｏ_３）から形成してもよい。これらは、優れたヒートスプレッダ層としても機能し得る。

【0122】

第１及び第２のアンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍは、好ましくは平面アンテナである。第１のアンテナＲｘ_ｎ及び／または第２のアンテナＴｘ_ｍは、フォトリソグラフィを用いて形成してもよい。

【0123】

回路７と複数の第１のアンテナＲ１_ｘ、・・・、Ｒｘ_Ｎとの間の接続の全長は、平面基板２によって支持され、回路７と複数の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍとの間の接続の全長は、平面基板２によって支持される。このようにして、中継されている信号は、平面基板を外れて配線されることはない。これは、より長い伝送線接続に伴う干渉を避けるのに役立ち得る。

【0124】

無線送受信機１は好ましくは、商業用、住宅用、または市民の建物（図示せず）の形態の構造物に取り付けられるか、またはそれらの一部として一体化される。代替的に、無線送受信機１は、たとえば、街路灯、ベンチ、バス停、道標または標識、パーキングメーター、安全バリア、宣伝広告板または掲示板などの街路備品（図示せず）の物品に取り付けてもよいし、またはそれらと一体化してもよい。いくつかの例では、無線送受信機１は、透明で、前述した方法で構造物の窓１３に取り付けられる平面基板２を含む。

【0125】

図３も参照して、アンテナアレイレイアウト１５の第１の例（以下、「第１のアンテナレイアウト」）を示す。

【0126】

第１のアンテナレイアウト１５は、行及び列を形成するように配列されたある数の平面ストリップアンテナ１６から形成される。ストリップアンテナ１６はマイクロストリップアンテナの形態を取ってもよい。第１の面３上にまたはその上方に堆積された場合、第１のアンテナレイアウト１５は、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎの第１のフェーズドアレイ５を提供し得る。それに加えてまたはその代わりに、第２の面４上にまたはその上方に堆積された場合、第１のアンテナレイアウト１５は、Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍの第２のフェーズドアレイ６を提供し得る。

【0127】

平面ストリップアンテナ１６の放射面及び接地面は、損失を最小限にするために高い表面平滑性を備えた高伝導性（通常は銅）である必要がある。平面ストリップアンテナ１６の放射面及び接地面は、任意の好適な技術を用いてパターニングしてもよく、フォトリソグラフィ、エッチング、電気メッキなどによって堆積させしてもよい。接地面（複数可）は放射電極の下方に配置してもよく、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_ｘ）、フルオロポリマー（たとえばＰＴＦＥ／テフロン）、低損失ナノコンポジットなどの低損失誘電体によって分離してもよい。好ましくは、使用するすべての材料は、Ｇｅｎ－Ｘフラットパネル処理ラインとの適合しなければならない。

【0128】

図４も参照して、アンテナアレイレイアウト１７の第２の例（以下、「第２のアンテナレイアウト」）を示す。
第２のアンテナレイアウト１７は、行及び列を形成するように配列されたある数の平面ループアンテナ１８から形成される。第１の面３上にまたはその上方に堆積された場合、第２のアンテナレイアウト１７は、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎの第１のフェーズドアレイ５を提供し得る。それに加えてまたはその代わりに、第２の面４上にまたはその上方に堆積された場合、第２のアンテナレイアウト１７は、Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍの第２のフェーズドアレイ６を提供し得る。

【0129】

図４では円形として示しているが、平面ループアンテナ１８は、個々のアンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍに対する放射パターンの所望の形状にのみ依存して、たとえば、正方形、長方形、または任意の正多角形もしくは不規則な多角形などの任意の形状であってもよい。

【0130】

より複雑な指向性平面アンテナを用いてもよい。たとえば、図５も参照して、アンテナアレイレイアウト１９の第３の例（以下、「第３のアンテナレイアウト」）を示す。

【0131】

第３のアンテナレイアウト１７は、行及び列を形成するように配列されたある数の平面ヴィヴァルディアンテナ２０から形成される。ヴィヴァルディアンテナ２０はすべて、同じ方向を向いている。第１の面３上にまたはその上方に堆積された場合、第３のアンテナレイアウト１９は、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎの第１のフェーズドアレイ５を提供し得る。それに加えてまたはその代わりに、第２の面４上にまたはその上方に堆積された場合、第３のアンテナレイアウト１９は、Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍの第２のフェーズドアレイ６を提供し得る。

【0132】

指向性アンテナを用いて第１及び第２のフェーズドアレイ５、６の一方または両方を形成すると、フェーズドアレイ５、６を操縦してアンテナ放射パターンのノードに対応するいくつかの角度にすることができなくなるという犠牲を払って、方向選択性が向上し得る。これには、異なる方向に向けられた指向性アンテナの複数のサブアレイを含むことによって対抗することができる。

【0133】

たとえば、図６も参照して、アンテナアレイレイアウト２１の第４の例（以下、「第４のアンテナレイアウト」）を示す。

【0134】

第４のアンテナレイアウト１７は、例示したように右向きのある数の第１の平面ヴィヴァルディアンテナ２０ａと、例示したように左向きのある数の第２の平面ヴィヴァルディアンテナ２０ｂとから形成される。第１のヴィヴァルディアンテナ２０ａは第１の２次元格子に配列され、第２のヴィヴァルディアンテナ２０ｂは、第１の格子を相互貫通する第２の２次元格子に配列される。

【0135】

第１の面３上にまたはその上方に堆積された場合、第４のアンテナレイアウト２１は、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎの第１のフェーズドアレイ５を提供し得る。それに加えてまたはその代わりに、第２の面４上にまたはその上方に堆積された場合、第４のアンテナレイアウト２１は、Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍの第２のフェーズドアレイ６を提供し得る。

【0136】

図３～６には特定の数のアンテナ１６、１８、２０、２０ａ、２０ｂが示されているが、第１及び第２のアンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍの数Ｎ、Ｍは限定されない。実際の実装では、第１及び第２のフェーズドアレイ５、６のそれぞれは、数百、数千、さらには数万の第１及び第２のアンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍを含んでいてもよい。

【0137】

図３～６にはアンテナ１６、１８、２０、２０ａ、２０ｂの特定の形状及び分布が示されているが、これらは限定ではない。全般的に、任意のタイプまたは形状のアンテナを用いてもよいが、製造及びスケール変更の実用性から、好ましくは平面アンテナを用いるべきである。アンテナは、任意の２次元格子タイプに基づいて、第１及び／または第２の面３、４を覆うアレイに配列してもよい。

【0138】

アンテナスタックの第１の例
図７も参照して、アンテナスタック２２の第１の例（以下、「第１のスタック」）を示す。

【0139】

第１のスタック２２は平面基板２を含む。第１の接地面層２３が、第１の面３上に形成または支持される。第１のアンテナ誘電体層２４が、第１の接地面層２３上に形成または支持される。第１の導体層２５が、第１のアンテナ誘電体層２４上に形成または支持される。同様に、第２の接地面層２６、第２のアンテナ誘電体層２７、及び第２の導体層２８が、第２の面４上に順に形成及び／または支持される。さらに、たとえば、層間接着力を改善するために、中間層を設けてもよい。

【0140】

第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎは、第１の導体層２５をパターニングすることによって形成される。マイクロストリップ線路、伝導性配線などの回路７の接続要素も、第１の導体層２５内にパターニングされる。１つ以上の回路７コンポーネントを、第１の導体層２５上に形成または支持してもよい。たとえば、ＦＢＡＲフィルタを第１の導体層２５上に形成してもよく、及び／またはディスクリートコンポーネント／集積回路を、第１の導体層２５の接続要素に結合（たとえばフリップチップボンディング）してもよい。同様に、第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍは、第２の導体層２８をパターニングすることによって形成される。接続要素及び随意に回路７コンポーネントは、第１の導体層２５と同様に、第２の導体層２８内にパターニングしてもよいし、第２の導体層２８上に形成または支持してもよい。

【0141】

第１及び第２の導体層２５、２８の間の接続は、第１及び第２の面３、４の間を接続する厚さ貫通ビア８によって提供される。ビアは、基板２内に穿孔された孔を埋め戻すことによって形成してもよい。ビアはアンテナ誘電体層２４、２７も通る。第１及び第２の導体層２５、２８を接続するビア８は、接地面層２３、２６内にパターニングされたアパーチャ２９によって接地面層２３、２６から電気絶縁されている。１つ以上の他のビア（図示せず）が、基板２を通って延びて接地面層２３、２６間を接続して、共通の接地電位を確保してもよい。

【0142】

他の例では、接地面層２３、２６を、アンテナの放射表面（及びアンテナへの接続）に直接対応する接地面導体のみを提供するようにパターニングしてもよい。接地面層２３、２６のパターニングは、無線送受信機１が透明であるべきときには好ましい場合があるが、その代わりに、接地面層２３、２６を、ポリマー、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、または同様の伝導性酸化物などの透明導電体から形成することができる。いくつかの例では、アンテナ誘電体層２４、２７は、第１及び第２の面３、４のすべてまたは実質的にすべてをカバーしてもよい。しかし、他の例では、アンテナ誘電体層２４、２７を、第１及び／または第２のアンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍの放射要素と接地要素とを分離するために必要な場所にのみアンテナ誘電体層２４、２７が存在するように、パターニングまたは堆積してもよい。

【0143】

前述したように、ＲＦ信号は厚さｔを通して放射的にではなく、ビア８を用いて送信されるため、平面基板２を、著しい誘電損失を示す材料から形成してもよい。ガラスまたは透明ポリマーなどの損失材料を用いる場合、アンテナ誘電体層２４、２７は、平面基板２の誘電正接ｔａｎ（δ）（基板２が積層体であるときの実効的な全体の誘電正接ｔａｎ（δ））よりも小さい誘電正接ｔａｎ（δ）（δは損失角）を有する誘電体材料から形成するべきである。平面基板２とは異なり、アンテナ誘電体層２４、２７に対して使用する材料の誘電損失特性を考慮して最小限にするべきである。

【0144】

このようにして、無線送受信機は、アンテナ誘電体層２４、２７に対して低損失誘電体材料を利用し得るが、アンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍと回路７のコンポーネントとの間の直接の配線接続（ビア８、マイクロストリップ線路などを用いる）は、平面基板２を低損失材料から形成する必要はなく、その代わりに、シリカガラス及び／またはポリマーなどの比較的高誘電損失材料から形成してもよいことを意味する。この結果、たとえば、ロールツーロール製造法に適した高損失だが柔軟なポリマーフィルムの使用が可能になることによって、コスト及び製造の複雑さが減る場合がある。

【0145】

アンテナ誘電体層２４、２７は、無機酸化物、シリカ、アルミナ、有機材料、フルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、及びナノコンポジットのうちの１つ以上を含んでいてもよいし、またはこれらから形成してもよい。各アンテナ誘電体層２４、２７は、１μｍ～１ｍｍ（両端を含む）の厚さを有するフィルムの形態を取ってもよい。一方または両方のアンテナ誘電体層２４、２７の材料は、同じ材料のアモルファス領域及び／または結晶領域を含んでいてもよい。一方または両方のアンテナ誘電体層２４、２７の材料が多形を示す場合、材料は２つ以上の異なる多形体、及び随意にアモルファス材料を含んでいてもよい。アンテナ誘電体層２４、２７を形成するための材料はこれらの具体例に限定されないが、好ましくは、アンテナ誘電体層２４、２７の誘電正接ｔａｎ（δ）は、周波数２８ＧＨｚにおいて、１０^－３以下であるべきである。より好ましくは、アンテナ誘電体層２４、２７の誘電正接ｔａｎ（δ）は、周波数２８ＧＨｚにおいて、１０^－４、１０^－５、または１０^－６以下であってもよい。第１のスタック２２の動作にとって重要ではないが、平面基板２の誘電正接は、周波数２８ＧＨｚにおいて、１０^－３以上であってもよい。

【0146】

第１のアンテナＲｘ_ｎ及び／または第１の面３上に支持される回路７のコンポーネントに接続するマイクロストリップ線路（図示せず）は、第２のアンテナＴｘ_ｍ及び／または第２の面４上に支持される回路７のコンポーネントに接続するマイクロストリップ線路に、マイクロストリップ線路とインピーダンス整合するように構成されたビア８によって接続してもよい。

【0147】

アンテナスタックの第２の例
図８も参照して、アンテナスタック３０の第２の例（以下、「第２のスタック」）を示す。

【0148】

第２のスタック３０は、共通の接地面層３３を挟むように結合された第１の層３１及び第２の層３２の積層体の形態の平面基板２を含む。共通の接地面層３３は、第１の層３１または第２の層３２のいずれか上に堆積させてもよい。代替的に、共通の接地面３３は、第１及び第２の層３１、３２間に結合された自立層（たとえば、伝導性シートまたはフォイル）であってもよい。第１及び第２の導体層２５、２８は、第１のスタック２２について説明したのと同様に、個々の第１及び第２の面３、４上にパターニングされる。

【0149】

第１のスタック２２とは異なり、第２のスタック３０の平面基板２の誘電体材料は、より慎重な検討を必要とする場合がある。詳細には、第１及び第２の層３１、３２に対して高誘電損失材料を使用すると、導体層２５、２８と共通の接地面３３との間に画定されるアンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍの効率は、損なわれる場合がある。これは、薄い第１及び第２の層３１、３２（たとえば、薄いポリマー層）を用いることによって緩和され得る。第２のスタック３０は、少なくともフェーズドアレイ５、６をもたらす部分が柔軟である無線送受信機１に対して、特に有用であり得る。

【0150】

接地面層２３、２６と同様に、共通の接地面層３３は、ビア８を通過させるためのアパーチャ２９を含む。代替的に、共通の接地面層３３を、接地面層２３、２６に対して説明したのと同様にパターニングしてもよい。

【0151】

アンテナスタックの第３の例
図９も参照して、アンテナスタック３４の第３の例（以下、「第３のスタック」）を示す。

【0152】

第３のスタック３４は、第１の導体層２５を支持する第１の面３と、第２の導体層２８を支持する第２の面４とを有する平面基板２を含む。第１のアンテナＲｘ_ｎの放射導体３５をもたらす第１の導体層２５のセクションは、第２の導体層２８内に画定された接地電極３６によって基板２を挟んで対向してもよい。同様に、第２のアンテナＴｘ_ｍの放射導体３７をもたらす第２の導体層２８のセクションは、第１の導体層２５内に画定された接地電極３６によって基板２を挟んで対向してもよい。

【0153】

第２のスタック３０と同様に、基板２に対して高誘電損失材料を使用すると、基板２にわたって規定されるアンテナＲｘ_ｎ、Ｔｘ_ｍの効率は損なわれる場合がある。これは、より薄い基板を用いて緩和され得る。

【0154】

図９には図示しないが、ビア８は、第３のスタック３４内の第１及び第２の導体層２５、２８間を依然として接続して、たとえば、ＲＦ信号を第１のアンテナＲｘ_ｎから、第２の面４上でまたは上方で支持される回路７のコンポーネントに渡す。

【0155】

アナログビームフォーミング及びビームステアリングのための回路
無線送受信機１のビームフォーミング及びビームステアリングは、アナログ領域において実装してもよい。

【0156】

図１０も参照して、アナログ回路３８の形態の回路７の例を示す。

【0157】

アナログ回路３８は、第１のフェーズドアレイのアナログビームフォーミング５及び第２のフェーズドアレイのアナログビームステアリング６に対して構成されている。アナログ回路３８は、デジタル領域に変換することなく、無線信号９、１１を受信及び再送信する。

【0158】

アナログ回路３８は、低雑音増幅器３９のバンク、ビームフォーミング位相アレイ４０、信号加算器４１、ビームステアリング位相アレイ４２、送信増幅器４３のバンク、及び制御器４４を含む。

【0159】

無線信号９が、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎの第１のフェーズドアレイ５に入射すると、個々の受信電気信号Ｇ_１（ｔ）、・・・、Ｇ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｇ_Ｎ（ｔ）が、それぞれ誘導される。受信電気信号Ｇ_１（ｔ）、・・・、Ｇ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｇ_Ｎ（ｔ）は、個々の低雑音増幅器３９_１、・・・、３９_ｎ、・・・、３９_Ｎによって受信される。それぞれ、対応する増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）を出力する。随意に、受信電気信号Ｇ_１（ｔ）、・・・、Ｇ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｇ_Ｎ（ｔ）を、フィルタバンク４５を用いて前処理してもよい。フィルタバンク４５は、たとえば、予想または意図した周波数帯域の外にある信号を取り除くための信号処理フィルタを含んでいてもよい。

【0160】

ビームフォーミング位相アレイ４０は、わずかに異なる遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎを、Ｎ個の増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）のそれぞれに適用する。たとえば、各増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）に対して、第１の増幅信号Ｓ_１（ｔ）は、量α_１だけ遅延されて、対応する出力がＳ_１（ｔ＋α_１）となり、Ｎ個の増幅信号のうちｎ番目は、量α_ｎだけ遅延されて、対応する出力がＳ_ｎ（ｔ＋α_ｎ）となる等。遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎを制御器４４によって制御して、第１のフェーズドアレイ５の放射パターンの中心軸の方向（θ_Ｒ、φ_Ｒ）を、最大の強め合う干渉を受けるように操縦する。

【0161】

遅延された増幅信号Ｓ_１（ｔ＋α_１）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ＋α_ｎ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ＋α_Ｎ）は、信号加算器４１によって加算されて、加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ）が生成される。

【0162】

【数1】

Ｎ個の増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）のそれぞれに適用される遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎと組み合わせると、加算の結果、第１のフェーズドアレイ５の方向（θ_Ｒ、φ_Ｒ）にまたはその近くに到着する無線信号９からの加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ）への寄与は、強め合うように結合し、一方で、著しく異なる角度から到着する無線信号９からの寄与は、弱め合うように干渉して、かなり減衰する。

【0163】

ビームステアリング位相アレイ４２は、加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ）を受信して、数Ｍの出力信号Ｐ_１（ｔ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ）に分割する。それぞれ、第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍ、・・・、Ｔｘ_Ｍのうちの１つに対応する。各出力信号Ｐ_１（ｔ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ）は、異なる遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍを加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ）に適用することによって生成される。Ｍ個の出力信号Ｐ_ｍ（ｔ）のｍ番目に対して、

【数2】

遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍを、制御器４４によって制御して、第２のフェーズドアレイ６の方向（θ_Ｔ、φ_Ｔ）を、出力無線信号１１の送信用に操縦する。

【0164】

出力信号Ｐ_１（ｔ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ）のそれぞれは、個々の送信増幅器４３_１、・・・、４３_ｍ、・・・、４３_Ｍによって受信される。これらは、対応する送信信号Ｈ_１（ｔ）、・・・、Ｈ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｈ_Ｍ（ｔ）を出力する。各送信信号Ｈ_１（ｔ）、・・・、Ｈ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｈ_Ｍ（ｔ）は、個々の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍ、・・・、Ｔｘ_Ｍによって受信されて、電磁波が放射される。遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍの結果、第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍ、・・・、Ｔｘ_Ｍによって放出された電磁波は、第２のフェーズドアレイ６の意図した方向（θ_Ｔ、φ_Ｔ）（強め合う干渉が存在する）またはその近くを除いて、相殺的干渉によって相殺されるかまたは少なくとも減衰する。最終結果は、出力された無線信号１１は、遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍを用いて、制御器４４によって設定された第２のフェーズドアレイ６の方向（θ_Ｔ、φ_Ｔ）の辺りに、方向付けられる。

【0165】

制御器４４は、マイクロ制御器、１つ以上のデジタル電子プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、１つ以上の位相アレイ、１つ以上の位相検出器、１つ以上の移相器、または任意の他のデバイスであって、ビームフォーミングに対する遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎ及びビームステアリングに対する遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍの制御に適したもの、の形態を取ってもよい。

【0166】

デジタルビームフォーミング及びビームステアリング用回路
無線送受信機１のビームフォーミング及びビームステアリングは、たとえばソフトウェア無線の分野からの方法を用いて、デジタル領域において実装してもよい。

【0167】

図１１も参照して、デジタル回路４７を含む第２の回路４６の形態の回路７の例を示す。

【0168】

第２の回路４６は、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_ｎ、・・・、Ｒｘ_Ｎの第１のフェーズドアレイ５に接続された低雑音増幅器３９_１、・・・、３９_ｎ、・・・、３９_Ｎ のバンクを含む。これらは、アナログ回路３８の場合と同様に、入力された無線信号９を、Ｎ個の増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）に変換する。デジタル回路４７は、第１のフェーズドアレイ５からの増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）のデジタルビームフォーミングを行うように、またＭ個の出力信号Ｐ_１（ｔ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ）を出力することによって第２のフェーズドアレイ６のデジタルビームステアリングを行うように構成されている。アナログ回路３８の場合と同様に、第２の回路４６はまた、送信増幅器４３_１のバンク、・・・、４３_ｍ、・・・、４３_Ｍを含む。これらは、出力信号Ｐ_１（ｔ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ）を増幅して、送信信号Ｈ_１（ｔ）、・・・、Ｈ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｈ_Ｍ（ｔ）を第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍ、・・・、Ｔｘ_Ｍに与える。第２の回路４６は、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎのそれぞれに対応するデジタルチャネルと、Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍのそれぞれに対応するデジタルチャネルとを提供する。

【0169】

増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）のそれぞれは、デジタル回路４７の個々のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）４８_１、・・・、４８_ｎ、・・・、４８_Ｎによって受信される。ＡＤＣ４８_１、・・・、４８_ｎ、・・・、４８_Ｎは、増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）を、サンプリング間隔δｔでサンプリングする。デジタル回路４７は使用中に連続的に動作するが、単に以下の解説を説明するために、時間ｔ＝ｋδｔにおけるｎ^番目の増幅信号のデジタルサンプリングを、Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ）と表す（ｋは整数）。

【0170】

ビームフォーミング遅延ブロック４９は、ビームフォーミングのために、遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎを、デジタル化された入力信号Ｓ_１（ｔ_ｋ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ）、Ｓ_Ｎ（ｔ_ｋ）に適用する。たとえば、遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎは、ＡＤＣＳ４８_１、・・・、４８_Ｎのサンプリング間隔δｔの整数倍であってもよい。代替的に、より細かい精度が必要な場合は、１つ以上の以前のサンプリングの間の補間を用いてもよい。たとえば、各チャネルは、バッファ最後のいくつかのサンプリング、たとえば３つの以前のサンプリング｛Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ）、Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ－１）、Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ－２）、Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ－３）｝のバッファを含んでいてもよく、多項式の補間式を用いて、各デジタルサンプリングを、サンプリング間隔の整数に対応しない遅延α_ｎに対応する推定値にシフトさせてもよい。好ましくは、ＡＤＣ４８_１、・・・、４８_Ｎは、サンプリング間隔の整数倍を使用できるレート１／δｔにおいてサンプリングする。これは、より正確で、それほど計算集約型でないからである。遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎは、デジタル回路４７の制御器５０によって制御される。

【0171】

遅延信号Ｓ_１（ｔ_ｋ＋α_１）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ＋α_ｎ）、Ｓ_Ｎ（ｔ_ｋ＋α_Ｎ）は、加算ブロック５１によって加算されて、デジタル化された加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ_ｋ）が生成される。

【0172】

図１２も参照して、いくつかの例では、ビームフォーミングブロック４９及び加算ブロック５１は、各入力チャネルに対応して増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）の数Ｋのサンプリングを格納するバッファＢ_１、・・・、Ｂ_ｎ、・・・、Ｂ_Ｎを用いて、統合された方法で実装してもよい。たとえば、最新のサンプリングが、ｋ^番目の場合、Ｎ個のバッファＢ_ｎのｎ^番目が、サンプルＢ_ｎ＝｛Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ）、Ｓ_ｎ（ｔ_ｋ－１）、・・・、Ｓ_ｎ（ｔ_{ｋ－Ｋ＋１}）｝を格納する。そしてビームフォーミング操作を、Ｎ個のバッファＢ_１、・・・、Ｂ_ｎ、・・・、Ｂ_Ｎのそれぞれから適切な遅延を伴うサンプルを選択して、それらを加算することによって行うことができる。第１のフェーズドアレイ５の一方向例では、デジタル化された加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ_ｋ）を、以下の加算によって生成してもよい。

【0173】

【数3】

この例は、図１２の灰色の陰影によって例示されている。Ｎ＞Ｋである場合には、加算は単に切り捨ててもよい。異なる遅延を用いてもよく、第１のフェーズドアレイ５の第２の方向例では、デジタル化された加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ_ｋ）を、以下の加算によって生成してもよい。

【0174】

【数4】

この例は、図１２の陰影によって例示されている。この場合もやはり、インデックス２（ｎ－１が）Ｋ－１を超えたら、加算は単に切り捨てることができる。加算にはすべてのバッファが含まれる必要はなく、たとえば、さらに別の方向は以下に対応してもよい。

【0175】

【数5】

この例は、図１２には例示しておらず、Ｓ_１（ｔ_ｋ）、Ｓ_３（ｔ_ｋ－１）、Ｓ_５（ｔ_ｋ－２）などを加算することに対応する。バッファＢ_１、・・・、Ｂ_ｍ、・・・、Ｂ_Ｍを用いて、２つ以上の加算を同時に計算することができ、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_ｎ、・・・、Ｒｘ_Ｎの単一のアレイ６を用いて、２つの「仮想の」指向性アンテナが並列に受信することができる。

【0176】

図１１を再び参照して、ビームステアリング遅延ブロック５２は、Ｍ個のデジタル化された出力信号Ｐ_１（ｔ_ｋ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ_ｋ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ_ｋ）を、遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍを、デジタル化された加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ_ｋ）に適用することによって生成する。遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍが、サンプリング間隔δｔの整数倍に対応する場合、ビームステアリング遅延ブロック５２を、数Ｋ２の値のデジタル化された加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ_ｋ）、すなわち、｛Ｓ_Ｔ（ｔ_ｋ）、Ｓ_Ｔ（ｔ_ｋ－１）、Ｓ_Ｔ（ｔ_{ｋ－Ｋ２＋１}）｝を格納するバッファを用いて遅延値を出力ことによって、単純に実装してもよい。遅延β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍが、サンプリング間隔δｔの整数倍に対応しない場合、多項式の補間と組み合わせたバッファを用いてもよい。

【0177】

デジタル化された出力信号Ｐ_１（ｔ_ｋ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ_ｋ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ_ｋ）は、アナログ出力信号Ｐ_１（ｔ）、・・・、Ｐ_ｍ（ｔ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ）に、個々のアナログデジタル変換器（ＤＡＣ）５３_１、５３_ｍ、・・・、５３_Ｍによって変換される。

【0178】

ビームフォーミング及びビームステアリングのデジタル実装には、非常に高い帯域幅を伴うＡＤＣ４８及びＤＡＣ５３が必要である。代替的な実装では、ビームフォーミング及びビームステアリング遅延ブロック４９、５２を省略して、ＡＤＣ４８及びＤＡＣ５３を単一の時間に同期させる代わりに、制御器５０がＡＤＣ４８を制御して、ずらした時間でサンプリングして、ビームフォーミング遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎを実装する。ＤＡＣ５３についても同様である。

【0179】

それに加えてまたはその代わりに、第２の回路４６は、サンプリング前に、増幅信号Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）を送信帯域から基底帯域に変換するように構成されたダウンコンバータ５４_１、・・・、５４_ｎ、・・・、５４_Ｎを、各入力チャネルに含んでいてもよい。同様に、第２の回路はまた、デジタル回路４７の出力を基底帯域から送信帯域に変換して戻すアップコンバータ ５５_１、・・・、５５_ｍ、・・・、５５_Ｍを、各出力チャネルに含んでいてもよい。デジタル処理のために基底帯域に変換すると、ＡＤＣ４８及びＤＡＣ５３に対する帯域幅要求が減る。ダウンコンバータ５４及びアップコンバータ５５の例としては、局部発振器を利用した回路ヘテロダインを挙げてもよい。

【0180】

ハイブリッドビームフォーミング及びビームステアリング用回路
無線送受信機１のビームフォーミング及びビームステアリングは、部分的にアナログ領域及び部分的にデジタル領域において実装してもよい。

【0181】

図１３～図１５も参照して、ハイブリッド回路５６の形態の回路７の例を示す。

【0182】

特に図１４を参照して、第１のフェーズドアレイ５のＮ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_ｎ、・・・、Ｒｘ_Ｎが、数Ｊの第１のサブアレイ５７_１、・・・、５７_ｊ、・・・、５７_Ｊ内に配列される。各第１のサブアレイ５７_ｊは、２つ以上の第１のアンテナＲｘ_ｎを含み、対応する集合受信信号５８_ｊを、デジタル回路５９の入力チャネルに与える。デジタル回路５９はデジタル回路４７と同じである。ただし、受信信号Ｇ_ｎ（ｔ）に対してデジタルビームフォーミングを行う代わりに、デジタル回路５９は、Ｊ個の集合受信信号５８_１、・・・、５８_ｊ、・・・、５８_Ｊに対してデジタルビームフォーミングを行うように構成されている。同様に、デジタル回路５９は、デジタルビームステアリングを行って、数Ｗの集合出力信号６０_１、・・・、６０_ｗ、・・・、６０_Ｗを生成するように構成されている。第２のフェーズドアレイ６のＭ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍ、・・・、Ｔｘ_Ｍは、Ｗ個の第２のサブアレイ６１_１、・・・、６１_ｗ、・・・、６１_Ｗ内に配列されている。それぞれは、個々の集合出力信号６０_１、・・・、６０_ｗ、・・・、６０_Ｗを受信する。

【0183】

特に図１３を参照して、第１のサブアレイ５７_ｊをより詳細に示す。

【0184】

各第１のサブアレイ５７_ｊは、数Ｎｊの第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎｊと、受信信号Ｇ（ｔ）に対してアナログビームフォーミングを行って、対応する集合受信信号５８_ｊを生成するように構成されたアナログ回路とを含む。図１３において、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎｊは、第１のサブアレイ５７_ｊを例示する目的で内部的に１からＮｊまで番号付けされているが、これらは、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎの全体数Ｎのうちの一部のみを表している。

【0185】

第１のサブアレイ５７_ｊのアナログ回路は、Ｎｊ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎｊのそれぞれに対応する低雑音増幅器３９_１、・・・、３９_Ｎｊと、ビームフォーミング位相アレイ４０と、信号加算器４１とを含んでおり、これらは、アナログ回路３８の対応するコンポーネントと同様に構成されている。ただし、集合受信信号５８_ｊは、合計Ｎ個の受信信号Ｇ_１（ｔ）、・・・、Ｇ_Ｎ（ｔ）のうちのＮｊのサブセット上での加算にのみ対応する。第１のサブアレイ５７_ｊのビームフォーミング位相アレイ４０によって適用される遅延α_１、・・・、α_Ｎｊは、予め設定して固定してもよいし、または代替的に、遅延α_１、・・・、α_Ｎｊは、デジタル回路５９の制御器４４によって提供される制御信号６２によって制御してもよい。

【0186】

特に図１５を参照して、第２のサブアレイ６１_ｗをより詳細に示す。

【0187】

各第２のサブアレイ６１_ｗは、数Ｍｗの第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍｗと、集合出力信号６０_ｗに対してアナログビームステアリングを行って、第２のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｍｗによって送信するための対応する送信信号Ｈ（ｔ）を生成するように構成されたアナログ回路とを含む。図１５において、第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍｗは、第２のサブアレイ６１_ｗを例示する目的で内部的に１からＭｗまで番号付けされているが、これらは、第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍの全体数Ｍのうちの一部のみを表している。

【0188】

第２のサブアレイ６１ｗのアナログ回路は、ビームステアリング位相アレイ４２と、Ｍｗ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍｗのそれぞれに対応する送信増幅器４３_１、・・・、４３_Ｍｗとを含んでおり、これらは、アナログ回路３８の対応するコンポーネントと同様に構成されている。ただし、出力信号Ｈ（ｔ）は、合計Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ＭのうちのＭｗのサブセットにのみ供給される。第２のサブアレイ６１_ｗのビームステアリング位相アレイ４２によって適用される遅延β_１、・・・、β_Ｍｗは、予め設定して固定してもよいし、または代替的に、遅延β_１、・・・、β_Ｍｗは、デジタル回路５９の制御器４４によって提供される制御信号６３によって制御してもよい。

【0189】

ハイブリッド回路５６は随意に、各デジタルチャネルに対して、ダウンコンバータ５４_１、・・・、５４_Ｊ及びアップコンバータ５５_１、・・・、５５_Ｗを含んでいてもよい。

【0190】

ハイブリッド回路５６を用いると、純粋なデジタルアプローチと比べて、必要なＡＤＣ４８及びＤＡＣ５３の数、及びデータ処理能力に対する要件も削減しながら、ソフトウェア無線の柔軟性の一部が可能になり得る。

【0191】

二重中継用無線送受信機
前述した例では、第１の面３で受信した信号９を中継して第２の面４から再送信する１１ことについて説明した。実際には、無線送受信機１は、無線信号を他の方向（第２の面４から第１の面３）にも中継する必要がある。これは、ある数の異なる方法で達成し得る。

【0192】

たとえば、回路７を、第１及び第２の期間の間で交互に繰り返すように構成してもよい。各交互サイクルの第１の期間中、回路７は、前述したように第１のフェーズドアレイ５を制御して無線信号９を受信してもよい。そして無線信号９は、出力信号１１として第２のフェーズドアレイ６によって再送信される。各代替サイクルの第２の期間中、回路７は方向を逆転して、第２のフェーズドアレイ６が無線信号９を受信するようにしてもよい。そして無線信号９は、出力信号１１として第１のフェーズドアレイ５によって再送信される。このようにして、第１及び第２のアンテナＲ１_ｘ、・・・、Ｒｘ_Ｎ、Ｔｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍを時分割多重化して、送受信装置として機能させてもよい。第１の期間中に、無線信号９を一方向に中継し、第２の期間中に、無線信号９の中継方向を逆転する。第１及び第２の期間の交互サイクルを、デバイスが作動している間は繰り返す。第１の期間と第２の期間は、設置場所の要件に応じて、同じまたは異なる長さであってもよい。

【0193】

二重送信用の回路７は、前述した例のいずれかを適合及び／または複製することによって設けてもよい。

【0194】

代替的に、第１及び第２のアンテナＲ１_ｘ、・・・、Ｒｘ_Ｎ、Ｔｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍの使用を時間多重化する代わりに、専用の送受信アンテナを第１及び第２の面３、４の両方によって支持してもよい。

【0195】

図１６も参照して、第２の無線送受信機６４を示す。

【0196】

第２の無線送受信機６４は、前述したように、第１及び第２のフェーズドアレイ５、６を含む。第２の無線送受信機６４はまた、第２の面４上に支持された数Ｎ２の第３のアンテナＲｘ’_１、・・・、Ｒｘ’_Ｎ２と、第１の面３上に支持された数Ｍ２の第４のアンテナＴｘ’_１、・・・、Ｔｘ’_Ｍ２とを含む。信号９を第１のフェーズドアレイ５から第２のフェーズドアレイ６に中継することに加えて、回路７はさらに、Ｎ２個の第３のアンテナＲｘ’_１、・・・、Ｒｘ’_Ｎ２を第３のフェーズドアレイ６５として制御して無線信号を受信し、またＭ２個の第４のアンテナＴｘ’_１、・・・、Ｔｘ’_Ｍ２を第４のフェーズドアレイ６６として制御して、第３のフェーズドアレイ６５を用いて受信した無線信号を再送信するように構成されている。第２のフェーズドアレイ６と同様に、第３のフェーズドアレイ６５は指向性であり、第２の面４の法線１２に対する鋭角の第３の範囲Δθ_３内で制御可能に配向可能である。第１のフェーズドアレイ５と同様に、第４のフェーズドアレイ６６は指向性であり、第１の面３の法線１０に対する鋭角の第４の範囲Δθ_４内で制御可能に配向可能である。

【0197】

このようにして、第２の無線送受信機６４は、第１及び第２のフェーズドアレイ５、６を用いて無線信号を第１の面３から第２の面４に中継してもよく、第３及び第４のフェーズドアレイ６５、６６を用いて信号を逆方向に中継してもよい。二重送信用の回路７は、前述した例のいずれかを適合及び／または複製することによって設けてもよい。

【0198】

図１６では別個にグループ化されているように示しているが、第１及び第４のフェーズドアレイ５、６６は、第１の面３の物理的に別個の領域に対応する必要はない。

【0199】

あるいは、図１７に示すように、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎに、第４のアンテナＴｘ’_１、・・・、Ｔｘ’_Ｍ２が散在してもよい。同様に、第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍに、第３のアンテナＲｘ’_１、・・・、Ｒｘ’_Ｎ２が散在してもよい。

【0200】

二重（または双指向性）中継の例のいずれかを、第２の面４から離れるように送信される無線信号が、第１の面３から離れるように送信される無線信号よりも出力が低いように構成してもよい。

【0201】

たとえば、第１の面３を建物の外側に向けてもよく、一方で、第２の面４を建物の内側に向けてもよい。より広い外部ネットワークに送信して戻すために必要なものと比べて、建物の内部で再送信される無線信号に対して低減された電力レベルを用いると、無線送受信機６４の消費電力が減り得る。建物内で再送信される信号に対して低減した電力レベルを用いると、建物内の他の電子機器及び／または機器との干渉が減り得る。建物内で再送信される信号に対して低減した電力レベルを用いると、無線信号の強度について心配する任意の建物占有者／ユーザに安心感を与え得る。

【0202】

周波数分割多重無線ネットワークにおける無線信号の選択性
任意的なフィルタバンク４５は、信号処理機能を提供するものとして説明しているが、フィルタバンクは、それに加えてまたはその代わりに、一部の無線ネットワークサービスプロバイダから受信した無線信号９を、他のサービスプロバイダからの無線信号を中継することなく中継することを選択する機能を提供してもよい。

【0203】

図１８も参照して、フィルタバンク４５の一部の第１の例を示す。

【0204】

フィルタバンク４５は回路６の一部であり、この例では、数ＮＦの通過帯域フィルタ６７_１、・・・、６７_ＮＦを含み、それぞれが、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎのｎ番目からの受信信号Ｇ_ｎ（ｔ）に対する通過帯域を規定する。各通過帯域フィルタ６７_１、・・・、６７_ＮＦは、周波数多重無線通信ネットワークにおける異なるサービスプロバイダに対応する。サービスプロバイダは、携帯電話サービスプロバイダ、データサービスプロバイダなどであってもよい。通過帯域フィルタ６７_１、・・・、６７_ＮＦは、たとえば、膜バルク音響共振器（ＦＢＡＲ）、薄膜バルク音響共振器（ＴＦＢＡＲ）などのアナログフィルタの形態を取ってもよい。

【0205】

フィルタバンク４５は、通過帯域６７_１、・・・、６７_ＮＦのうちの１つ以上を無効にし得るように構成可能である。たとえば、図１８に示す例では、各通過帯域フィルタ６７_１、・・・、６７_ＮＦの出力は、個々のスイッチＳＷ_１、・・・、ＳＷ_ＮＦによって以後の処理と接地との間で切替可能である。回路７は、２つ以上の通過帯域フィルタ６７_１、・・・、６７_ＮＦのうちのそれぞれの出力を、使用中に独立に有効または無効にでき得るように、構成可能であってもよい。たとえば、各スイッチＳＷ_１、・・・、ＳＷ_ＮＦは、回路７の制御器４４、５０によって供給される制御信号６８_１、・・・、６８_ＮＦによって制御してもよい。

【0206】

このようにして、無線送受信機１、６４の所有者／設置者は、どのサービスプロバイダがそのインフラストラクチャを使用し得るかを制御して、使用中にこれを更新してもよい。たとえば、サブスクリプションを支払うサービスプロバイダに対応する通過帯域を有効にしてもよく、他の通過帯域を無効にする。緊急通話に対して及び／または緊急サービスにより使用される周波数帯域は、常に有効になっていてもよい。音声通話及びデータサービスに対して同じサービスプロバイダに異なる帯域が割り当てられるネットワークでは、無線送受信機１、６４は、そのサービスプロバイダに対してデータサービスが無効になると同時に音声通話に対する信号を中継するように構成してもよい。

【0207】

回路７は、対応する通過帯域フィルタ６７_１、・・・、６７_Ｆの出力を短絡させることによって、１つ以上の通過帯域を有効にし及び／または１つ以上の他の通過帯域を無効にする命令を含む通過帯域変更メッセージ（図示せず）を受信するように構成してもよい。通過帯域変更メッセージは、無線送受信機１、６４がたとえば無線信号として一部または一部分を構成する無線ネットワークを通して受信してもよい。通過帯域変更メッセージは、常に有効になっている通過帯域内で受信してもよい。

【0208】

代替的に、アナログフィルタリングを用いる代わりに、異なるサービスプロバイダに対応する通過帯域を、たとえばデジタル回路４７、５９の一部として提供されるデジタルフィルタによって提供してもよい。

【0209】

通過帯域は好ましくは使用中に構成可能であるが、他の例では、回路７が、２つ以上の通過帯域のそれぞれが、１回限りの構成プロセスにおいて独立に有効または無効になるように構成可能であってもよい。

【0210】

たとえば、図１９も参照して、各通過帯域は、ヒューズ６９を介して以後の処理のために接続された対応する通過帯域フィルタ６７によって提供してもよい。一対の端子７０、７１をヒューズ６９の両側に設けて、回路７の周囲部分を保護しながら、端子７０、７１間に高電流を流してヒューズ６９を飛ばし、対応する通過帯域を無効にすることによって１回限りの構成を可能にしてもよい。
代替的に、図２０も参照して、ヒューズ６９は最初に通過帯域フィルタ６７の出力を接地に短絡させ得るため、１回限りの構成ステップでヒューズ６９を飛ばして、対応する通過帯域を有効にする必要がある。

【0211】

また１回限りの構成プロセスを、たとえば、プログラマブル読み出し専用メモリ（プログラマブルＲＯＭ）をプログラムすることによって、デジタルフィルタリングを用いて回路７に適用して通過帯域を提供してもよい。

【0212】

時分割多重無線ネットワークにおける無線信号の選択性
無線信号を中継する選択性は、周波数分割多重を利用する無線ネットワークに限定する必要はない。無線送受信機１、６４は、それに加えてまたはその代わりに、時分割多重無線通信システム内で無線信号を受信して再送信するように構成してもよい。回路７は、１つ以上の選択されたサービスプロバイダに対応する無線信号９のみを再送信するように構成可能であってもよい。

【0213】

回路７は、たとえばパケットヘッダデータを用いて、受信した無線信号９の送信元を特定するように構成してもよい。代替的に、異なるサービスプロバイダに対するタイムウィンドウが既知である場合、回路７は、非選択サービスプロバイダに対応するタイムスロット中の中継を単に無効にしてもよい。

【0214】

受信した無線信号９の送信元が、選択されたサービスプロバイダ（たとえば、加入者）に対応する場合、回路７は、その受信した無線信号９を出力無線信号１１として再送信する。そうでない場合には、受信した無線信号９は再送信しなくてもよい。緊急通信及び／または緊急サービスユーザに対する例外は、無線送受信機１、６４内にプログラムしてもよい。

【0215】

選択されたサービスプロバイダは、使用中に更新可能であってもよい。たとえば、回路７は、１つ以上のサービスプロバイダから発信される無線信号の再送信を可能にし及び／または１つ以上の他のサービスプロバイダから発信される無線信号の再送信を無効にする命令を含む、選択されたサービスプロバイダ変更メッセージ（図示せず）を受信するように構成してもよい。選択されたサービスプロバイダ変更メッセージ（図示せず）は、無線送受信機がその一部である無線ネットワークを通して受信してもよい。

【0216】

変更
当然のことながら、前述した実施形態にいくつかの変更を施してもよい。そのような変更には、無線送受信機の設計、製造、及び使用においてすでに既知であり、また本明細書ですでに説明した特徴の代わりにまたはそれに加えて用いてもよい同等な特徴及び他の特徴が含まれていてもよい。一実施形態の特徴は、別の実施形態の特徴によって置き換えてもよいし、補足してもよい。たとえば、ある無線送受信機の特徴は、他の無線送受信機の特徴によって置き換えるかもしくは補足し、及び／またはあるアンテナ配列の特徴は、他のアンテナ配列の特徴によって置き換えるかまたは補足してもよい。

【0217】

平面基板２を含む無線送受信機１、６４について説明してきた。しかし、どの無線信号を中継するかの選択性などの前述した特徴は、第１及び第２のフェーズドアレイ５、６ならびに随意に第３及び第４のフェーズドアレイ６５、６６が、平面基板の対向する面上に支持されない無線送受信機（図示せず）に適用してもよい。たとえば、第１及び第２のフェーズドアレイ５、６は、コーナーの周りで無線信号９を中継するために互いに角度をなして配向される一対の面上に支持してもよい。

【0218】

１つの特定の例では、さらなる無線送受信機（図示せず）が、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎ、Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍ、及び回路７、３８、４７、５６を含んでいてもよい。回路７、３８、４７、５６は、Ｎ個の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎを第１のフェーズドアレイ７として制御して入力無線信号９を受信し、Ｍ個の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍを第２のフェーズドアレイ６として制御して出力無線信号１１を送信するように構成してもよい。

【0219】

前述した無線送受信機１、６４と同様に、第１のフェーズドアレイ５は指向性であり、第１の角度範囲Δθ_１内で制御可能に配向可能であるが、この場合、範囲は平面基板２の第１の面３の法線１０に対して制限されない。同様に、第２のフェーズドアレイ６は指向性であり、第２の角度範囲Δθ_２内で制御可能に配向可能であり、範囲は平面基板２の第２の面４の法線１２に対して拘束されない。

【0220】

バラクタダイオードを用いたアナログビームフォーミング
図１０に示すアナログ回路３８の実装では、個々の遅延α_１、・・・、α_ｎ、・・・、α_Ｎ、β_１、・・・、β_ｍ、・・・、β_Ｍを生成する際のビームフォーミング位相アレイ４０及びビームステアリング位相アレイ４２の機能は、個々のバラクタダイオード（「バリキャップ」と言われることもある）の可変静電容量によって提供してもよい。

【0221】

たとえば、図２１も参照して、第２のアナログ回路３８ｂの一部を示す。

【0222】

図２１には、受信アンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_ｎ、・・・、Ｒｘ_Ｎと信号加算器４１との間の部分のみを示しているが、第２のアナログ回路３８ｂはアナログ回路３８と、ビームフォーミング位相アレイ４０がＮ個のバラクタダイオードＣ（ＶＲ_１）、・・・、Ｃ（ＶＲ_ｎ）、・・・、Ｃ（ＶＲ_Ｎ）のアレイの形態を取ることを除いて同じである。それぞれが有する可変静電容量Ｃ（ＶＲ_ｎ）は、制御器４４によって制御される対応する逆バイアスＶＲ_１、・・・、ＶＲ_ｎ、・・・、ＶＲ_Ｎの関数である。制御器４４は、逆バイアスＶＲ_１、・・・、ＶＲ_ｎ、・・・、ＶＲ_Ｎを直接供給してもよいし、逆バイアスＶＲ_１、・・・、ＶＲ_ｎ、・・・、ＶＲ_ＮをバラクタダイオードＣ（ＶＲ_１）、・・・、Ｃ（ＶＲ_ｎ）、・・・、Ｃ（ＶＲ_Ｎ）に提供する１つ以上の電圧源（図示せず）及び／または増幅器（図示せず）を制御してもよい。各バラクタダイオードＣ（ＶＲ_ｎ）は、インピーダンス－ｉ（ωＣ（ＶＲ_ｎ））^－１を、対応する信号Ｓ_ｎ（ｔ）の経路内に注入して、ビームフォーミング遅延α_ｎを提供するように配列されている。ビームフォーミング位相アレイ４０のバラクタダイオードは、基板２にフリップチップボンディングされた集積回路の一部であってもよい。

【0223】

図２１に示す例では、各バラクタダイオードＣ（ＶＲ_ｎ）が、システム接地と信号Ｓ_ｎ（ｔ）経路との間に接続されている。制御器４４によって提供される逆バイアスＶＲ_ｎは、バラクタダイオードＣ（ＶＲ_ｎ）をブロッキング静電容量Ｃ_{ｂｌｏｃｋ}と直列に接続することによって、信号Ｓ_ｎ（ｔ）経路から分離される。ブロッキング静電容量Ｃ_{ｂｌｏｃｋ}は、バラクタダイオード静電容量Ｃ（ＶＲ_ｎ）の（使用時の）上限よりも著しく大きくなければならない（たとえば、少なくとも１０倍）。このようにして、全直列静電容量は、バラクタダイオード静電容量Ｃ（ＶＲ_ｎ）によって占められる。

【0224】

図２１に示す構成は典型的であり、信号経路Ｓ_１（ｔ）、・・・、Ｓ_Ｎ（ｔ）を、対応するバラクタダイオードＣ（ＶＲ_１）、・・・、Ｃ（ＶＲ_Ｎ）に結合するのに適した任意の他の回路を、代わりに用いてもよい。代替的な実装では、各バラクタダイオードＣ（ＶＲ_ｎ）を、対応するアンテナＲｘ_ｎと低雑音増幅器３９_ｎとの間の信号経路に、代わりに接続することができる。

【0225】

ブロッキング静電容量Ｃ_{ｂｌｏｃｋ}は、逆バイアスＶＲ_１、・・・、ＶＲ_ｎ、・・・、ＶＲ_Ｎのうちの１つ以上が変化するとき、たとえば、第１及び／または第２のアレイ５、６に対する向き（複数可）θ_Ｒ、θ_Ｔを変えるときに、過渡信号をブロックしないことが理解される。しかし、第１及び／または第２のアレイ５、６の向き（複数可）θ_Ｒ、θ_Ｔを変える速度及び周波数は、ＲＦ信号９、１１の搬送周波数よりも桁違いに小さく、フィルタリングによって簡単に取り除かれ得る。それに加えてまたはその代わりに、第１及び／または第２のアレイ５、６に対する向き（複数可）θ_Ｒ、θ_Ｔを変えている期間中に、無線信号の中継を一時的にスイッチオフしてもよい。

【0226】

それに加えてまたはその代わりに、ビームステアリング位相アレイ４２は、Ｍ個のバラクタダイオードのアレイを含んでいても（またはその形態を取っても）よい。たとえば、図２２も参照して、第３のアナログ回路３８ｃの一部を示す。

【0227】

図２２には、部分信号加算器４１と送信アンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍ、・・・、Ｔｘ_Ｍとの間の部分のみを示しているが、第２のアナログ回路３８ｃはアナログ回路３８及び／または第２のアナログ回路３８ｂと、ビームステアリング位相アレイ４２がＭ個のバラクタダイオードＣ（ＶＲ_１）、・・・、Ｃ（ＶＲ_ｍ）、・・・、Ｃ（ＶＲ_Ｍ）のアレイの形態を取ることを除いて、同じである。それぞれが有する静電容量Ｃ（ＶＲ_ｍ）は、制御器４４によって供給される対応する逆バイアスＶＲ_１、・・・、ＶＲ_ｍ、・・・、ＶＲ_Ｍの関数である。制御器４４は、逆バイアスＶＲ_１、・・・、ＶＲ_ｍ、・・・、ＶＲ_Ｍを直接供給してもよいし、逆バイアスＶＲ_１、・・・、ＶＲ_ｍ、・・・、ＶＲ_ＭをバラクタダイオードＣ（ＶＲ_１）、・・・、Ｃ（ＶＲ_ｍ）、・・・、Ｃ（ＶＲ_Ｍ）に提供する１つ以上の電圧源（図示せず）及び／または増幅器（図示せず）を制御してもよい。各バラクタダイオードＣ（ＶＲ_ｍ）は、ビームフォーミング遅延β_ｍを提供するインピーダンス－ｉ（ωＣ（ＶＲ_ｍ））^－１を加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ）内に注入して、対応する出力信号Ｐ_ｍ（ｔ）を提供する。ビームステアリング位相アレイ４２のバラクタダイオードは、基板２にフリップチップボンディングされた集積回路の一部であってもよい（同じ集積回路が、ビームフォーミング位相アレイ４０及びビームステアリング位相アレイ４２の両方にバラクタダイオード提供してもよい）。

【0228】

図２２に示す構成は典型的であり、バラクタダイオード静電容量Ｃ（ＶＲ_１）、・・・、Ｃ（ＶＲ_Ｍ）を加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ）に結合して、対応する出力信号Ｐ_１（ｔ）、・・・、Ｐ_Ｍ（ｔ）を提供するのに適した任意の他の回路を、代わりに用いてもよい。代替的な実装では、各バラクタダイオードＣ（ＶＲ_ｍ）を、対応する送信増幅器４３_ｍとアンテナＴｘ_ｍとの間の点に、代わりに接続することができる。

【0229】

数Ｍの送信増幅器４３_１、・・・、４３_Ｍを用いる例について説明してきたが、ビームステアリングと増幅の順序は逆であってもよい。たとえば、図２３も参照して、第４のアナログ回路３８ｄの一部を示す。

【0230】

第４のアナログ回路３８ｄは第３のアナログ回路３８ｃと同じである。ただし、加算信号Ｓ_Ｔ（ｔ）が単一の送信増幅器４３によって増幅されて、基本送信信号Ｈ_Ｔ（ｔ）を出力する。基本送信信号Ｈ_Ｔ（ｔ）はその後に、Ｍ個の送信チャネルに分割され、アンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍによる送信用の送信信号Ｈ_１（ｔ）、・・・、Ｈ_Ｍ（ｔ）が、Ｍ個のバラクタダイオードＣ（ＶＲ_１）、・・・、Ｃ（ＶＲ_Ｍ）のアレイの形態のビームステアリング位相アレイ４２によって生成される。

【0231】

同様に、ハイブリッド回路５６のいくつかの実装（図示せず）では、第１のサブアレイ５７のビームフォーミング位相アレイ４０及び／または第２のサブアレイ６１のビームステアリング位相アレイ４２を、バラクタダイオードを用いて実装してもよい。全般的に、前述した例のいずれかのビームフォーミング及び／またはビームステアリングを、図２１～図２３に関連して説明したように、バラクタダイオードＣ（ＶＲ）を用いて実装及び／または置き換えてもよい。

【0232】

バラクタダイオードＣ（ＶＲ_ｎ）、Ｃ（ＶＲ_ｍ）と直列に接続されたブロッキング静電容量Ｃ_{ｂｌｏｃｋ}を、平面基板２の第１及び／または第２の面３、４上に支持して実装してもよい。たとえば、第１及び／または第２の導体層２５、２８のエリアならびに第１、第２、または共通の接地面層２３、２６、３３の対応する領域をパターニングすることによって。さらなる誘電体（図示せず）を、ブロッキング静電容量Ｃ_{ｂｌｏｃｋ}に対応する領域内に堆積させてもよいし、または既存のアンテナ誘電体層２４、２７を用いてもよい。

【0233】

広角受信
複数の第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎを第１のフェーズドアレイ５として制御し、複数の第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍを第２のフェーズドアレイ５として制御するように構成された無線送受信機１、６４について説明してきた。言い換えれば、信号の送信及び受信が両方向である。

【0234】

しかし、無線送受信機１、６４を指向性送信のみで用いてもよい。言い換えれば、無線送受信機１、６４は、ビームフォーミングを第１のフェーズドアレイ５に適用する必要はなく、代わりに、受信信号９に対して第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎをモニタするだけである。特定の方向へのビームフォーミングによって、その方向に発信されるより弱い信号を検出できる一方で、ビームフォーミングの実効を省略することで、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎが、広範囲の角度からの信号を検出することができる（個々のアンテナの放射線／アンテナパターン、間隔などによって決定される）。そして、任意の受信信号９を、前述したように第２のフェーズドアレイ６のビームステアリングによって、特定の送信方向θ_Ｔに再一斉送信１１してもよい。

【0235】

同様に、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎを第１のフェーズドアレイ５として制御して特定の方向から受信してもよく、一方で、第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍはビームステアリングされず、広範囲の角度にわたって（ビームステアリングと比べて）、たとえば、ほぼ半球で、放射する。

【0236】

全般的に、無線送受信機１、６４は次のように操作してもよい。

【0237】

Ａ．指向性受信及び再送信用
Ｂ．無指向性受信及び指向性再送信用、または
Ｃ．指向性受信及び無指向性再送信用。

【0238】

用語「無指向性」は、ビームフォーミング／ビームステアリングのために意図的な位相シフトを適用することはしないことを指す。言い換えれば、受信または送信における任意の指向性は、アンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎ、Ｔｘ_１、・・・、Ｔｘ_ｍの形状、及び個々のアレイの幾何学的形状などのみから生じる。中継の方向は、第１のアンテナＲｘ_１、・・・、Ｒｘ_Ｎから第２のアンテナＴｘ_１、・・・、Ｔｘ_Ｍに限定する必要はなく、中継の方向は逆であってもよいし、時間とともに交互であってもよい。

【0239】

無線送受信機１、６４は、モードＡ、Ｂ、及びＣとして列挙したモードの間で、異なる時点で変化してもよい。モード間での切り替えは、所定のスケジュールに従ってもよく、動作中に動的に決定してもよい。代替的に、より広範な通信ネットワークにおいて、所与の無線送受信機１、６４が果たそうとする役割に応じて、設置時に特定のモードを構成してもよい。

【0240】

本出願では、特許請求の範囲を特徴の特定の組み合わせに対して説明してきたが、当然のことながら、本発明の開示の範囲には、本明細書で明示的または黙示的のいずれかで開示した任意の新規特徴もしくは特徴の任意の新規な組み合わせまたはそれらの任意の一般化も含まれ、それらが、任意の請求項において現時点で請求されるものと同じ発明に関するか否かに、及びそれらが、本発明が軽減するのと同じ技術的な問題のいずれかまたは全てを軽減するか否かに拘わらない。出願人は、本出願またはそこから派生する任意のさらなる出願の手続き中に、このような特徴及び／またはこのような特徴の組み合わせに対して新しい特許請求の範囲が考案され得ることを、本明細書により通知する。

【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23】

【国際調査報告】