JP2006506004A - アンテナアレイ - Google Patents

Abstract

変形可能な誘電材または誘電基板で構成されたアンテナアレイには、センターエレメントとセンターハブを中心として広がる複数の放射エレメントとが含まれる。動作モードでは、放射エレメントはハブの中心に位置するセンターエレメントとほぼ垂直になるまで上に折り曲げられ、放射エレメントはセンターエレメントの周囲を囲んでいる。１つの実施形態において、センターエレメントはアンテナアレイのアクティブエレメントとして機能し、放射エレメントは導波状態または反射状態で制御でき、アンテナアレイから指向性のビームパターンを生成する。使用しない場合は、アンテナエレメントが平面状につぶれるので、ハウジングに収納してコンパクトに保管できる。フェーズドアレイの実施形態では、センターエレメントが存在せず、複数の放射エレメントを制御することでアンテナビームの方向を操作できる。

Description

本発明は、モバイルまたはポータブルセルラ通信システム（ｍｏｂｉｌｅ ｏｒ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）に関し、折りたたみ式の指向性アンテナ、より詳細には、モバイルまたはポータブル加入者ユニットで使用するコンパクトで構成可能なアンテナに関する。

コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信システムでは、基地局と１つまたは複数のモバイルまたはポータブル加入者ユニットとの間で無線通信が可能である。基地局は、通常は基地ベースの（ｌａｎｄ−ｂａｓｅｄ）公衆交換電話網（ＰＳＴＮ：ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）に相互接続するコンピュータ制御されたトランシーバセットである。基地局は、モバイル加入者ユニットにフォワードリンク無線周波数信号を送信し、個々のモバイルユニットから送信されたリバースリンク無線周波数信号を受信するアンテナ装置をさらに備えている。個々の加入者ユニットも、フォワードリンク信号を受信しリバースリンク信号を送信するアンテナ装置を備えている。一般的なモバイル加入者ユニットは、デジタルセルラ方式の携帯電話またはセルラモデムに接続されたパーソナルコンピュータである。こうしたシステムにおいて、複数のモバイル加入者ユニットは同じ中心周波数の信号を送信および受信する可能性があるが、独自の変調コードは、個々の加入者ユニットへの送信又は受信される信号を区別できる。

ＣＤＭＡに加え、基地局と１つまたは複数のポータブルあるいはモバイルユニットとの通信に使用する無線アクセス技術には、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１標準に記載された技術や業界で開発された無線Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ標準がある。こうしたすべての無線技術には、受信と送信の両方のサイトでアンテナを使用する必要がある。あらゆる無線通信システムにおいて、アンテナゲインの増大は有益であることは当業者によく知られている。

モバイル加入者ユニットで信号を送信および受信するための一般的なアンテナは、モノポールアンテナ（または無指向性の放射パターンを伴う他の任意のアンテナ）である。モノポールアンテナは、加入者ユニット内のトランシーバに接続する唯一のワイヤまたはアンテナエレメントで構成される。加入者ユニットから送信するアナログまたはデジタルの情報はトランシーバへ入力され、ここで情報が加入者ユニットに割り当てられた変調コード（たとえばＣＤＭＡシステムの変調コード）を使用して搬送波信号に変調される。変調された搬送波信号は、加入者ユニットのアンテナから基地局に送信される。加入者ユニットが受信するフォワードリンク信号は、トランシーバによって復調され、加入者ユニット内の処理回路に入力される。

モノポールアンテナから送信された信号は、本質的に無指向性である。つまり、こうした信号は一般的な水平面内ですべての方向に向かってほぼ同じ信号強度で送信される。モノポールアンテナエレメントでは、信号の受信も同様に無指向性である。モノポールアンテナでは、１つの方向の信号を検出と、別の方向から来る同じ信号または異なる信号の検出とを区別する機能がない。また、モノポールアンテナは上方には大きな放射を生成しない。このアンテナパターンは一般にドーナツ形と呼ばれており、ドーナツの穴の中心にアンテナエレメントがある。

モバイル加入者ユニットで使用する第２のアンテナタイプは、特許文献１で説明されている。この指向性アンテナは、たとえばラップトップコンピュータの外側ケースに取り付けた２つのエレメントを備えている。各エレメントに接続された移相器は、入力信号に位相角の遅延を割り当て、それによってアンテナパターン（受信と送信の両方のモードに適用する）を変更し、選択した方向に集中した信号またはビームを提供できるようにする。ビームを集中することで、アンテナゲインが増大し、指向性が向上する。前述の特許文献１に示すデュアルエレメントアンテナでは、基地局に対する加入者ユニットの相対的な方向の変化に応じて、送信する信号を事前に指定したセクタまたは方向に調整する。したがって、方向の変化による信号の損失が最小になる。アンテナ相反定理（ａｎｔｅｎｎａ ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ ｔｈｅｏｒｅｍ）によって、アンテナ受信特性は同様に移相器の影響を受ける。

ＣＤＭＡセルラシステムは、干渉の少ないシステムである。すなわち、モバイルまたはポータブル加入者ユニットが特定のセル内および隣接するセル内でアクティブに移動するほど周波数干渉は増大するので、ビット誤り率も高くなる。誤り率が増大した場合にも、信号とシステムの整合性を維持するために、システムオペレータは１人または複数のユーザが利用できる最大データ転送速度を落としたり、アクティブな加入者ユニットの台数を減らしたりして、干渉を発生する恐れのある電波を除去する。たとえば、利用可能な最大データ転送速度を２倍に増大すると、アクティブなモバイル加入者ユニットの台数は半分になる。ただし、この技術は加入者に割り当てるサービスの優先順位を下げてデータ転送速度を上げる場合には一般的に採用されない。最終的に、基地局とポータブルユニットの両方（またはいずれか）に指向性アンテナを使用することで、過剰な干渉を回避することもできる。

通常、指向性のアンテナビームパターンはフェーズドアレイアンテナを使用することで実現する。フェーズドアレイは、電子的にスキャンされ、あるいは各アンテナエレメントに入力される信号の位相角を制御することで所望の方向に案内される。ただし、フェーズドアレイアンテナではエレメントの間隔が受信または送信した信号の波長より電気的に短くなるので、効率とゲインが低下する。こうしたアンテナをポータブルまたはモバイル加入者ユニットと組み合わせて使用する場合は、一般にアンテナアレイの間隔が比較的小さくなるので、それに応じてアンテナのパフォーマンスも損なわれる。

ＣＤＭＡ通信システムなど、ポータブルまたはモバイルユニットが基地局と通信する通信システムにおいて、一般にポータブルまたはモバイルユニットはハンドヘルドデバイスまたはたとえばラップトップサイズのコンピュータのように比較的小さなデバイスである。いくつかの実施形態では、アンテナはデバイスのハウジングまたはエンクロージャの内部にある場合と突き出ている場合がある。たとえば、携帯電話では内蔵のパッチアンテナまたはあるいは突き出したモノポールまたはダイポールアンテナである。ラップトップコンピュータのように比較的大きなポータブルデバイスでは、アンテナまたはアンテナアレイを別のエンクロージャ内に取り付けるか、ラップトップのケースに一体化する。ユーザは通信デバイスを１つの場所から別の場所に持ち運ぶので、アンテナを別にすると扱いに不便である。アンテナが一体化されればこの問題は解決するが、こうしたアンテナはパッチアンテナをのぞいて一般に通信デバイスから突き出ている。突き出ている部分は、デバイスを１つの場所から別の場所に移動する間に壊れたり傷ついたりしやすい。突き出ているアンテナの損傷がわずかでも、その動作特性は著しく変わる場合がある。

米国特許出願第５，６１７，１０２号

従来技術の問題点
無線ネットワーク用のアンテナをエンクロージャに組み込む場合は、エンクロージャは通信デバイスと別のユニットか、通信デバイス自体のハウジングかなど、いくつかの問題について考慮する必要がある。アンテナとそのエンクロージャを設計する場合は、アンテナの電気的な特性について慎重に配慮し、通信デバイスで送信および受信する信号が、あらかじめ指定された動作限界（ビット誤り率、信号対雑音比、信号対雑音比プラス干渉比など）を超えないようにする必要がある。アンテナの物理的パラメータによって影響を受けるアンテナの電気的特性については、本明細書の後の部分で詳しく説明する。

アンテナがユーザのニーズを満たし、必要な電気的パフォーマンスを実現するためには、特定の機械的特性も必要である。アンテナの長さ、またはアンテナアレイの各エレメントの長さは、受信および送信する信号の周波数によって決まる。アンテナがモノポールアンテナとして構成される場合は、長さは一般に信号周波数の４分の１波長である。８００ ＭＨｚ（無線周波数帯域の１つ）で動作する場合、４分の１波長モノポールアンテナの長さは３．７インチ（９．４ｃｍ）である。アンテナが２分の１波長ダイポールアンテナである場合、長さは７．４インチ（１８．８ｃｍ）である。

さらに、アンテナはユーザが見て感じのよいものでなければならない。アンテナを通信デバイス内に配置できる場合は、通信デバイス内で保管時のアンテナとその周辺コンポーネントに十分な領域を割り当てる必要がある。通信デバイスはモバイルサービスまたはポータブルサービスで使用されるので、デバイスは容易に持ち運びができる形状の比較的小型で軽量のものでなければならない。アンテナの配置メカニズムは、機械的にシンプルで信頼できるものでなければならない。アンテナ通信デバイスとは別のエンクロージャに収納する場合は、アンテナと通信デバイスとの接続メカニズムが信頼性のあるシンプルなものでなければならない。

アンテナの電気的特性、機械的特性、美的特性が重要なだけでなく、無線環境に固有のパフォーマンスの問題を克服する必要がある。このような問題は、マルチパスフェージングと呼ばれる。マルチパスフェージングでは、送信元（基地局またはモバイル加入者ユニットのいずれか）から送信された無線周波数信号が目的の受信機に至る経路で干渉を受ける可能性がある。信号は、たとえば、建物などの物体から反射される場合があり、その結果、元の信号の反射信号を受信機に向ける。このような場合、受信機は同じ無線周波数（ＲＦ）信号の２つのバージョン、すなわち元の信号と反射した信号を受信する。受信した各信号は同じ周波数であるが、反射した信号は反射によって元の信号とは位相が異なっており、結果として受信機への伝送経路の長さが違ってくる可能性がある。したがって、元の信号と反射した信号は、互いに部分的あるいは完全に打ち消し合い（弱め合う干渉）、その結果受信信号のフェージングまたはドロップアウトが発生する場合がある。

シングルエレメントアンテナはマルチパスフェージングにかなり影響されやすい。シングルエレメントアンテナは、送信された信号がいずれの方向から送信されたかを確認できない。したがって、送信された信号をより正確に検出し、受信するように調整することはできない。指向性パターンは、アンテナコンポーネントの物理的な構造によって確定する。マルチパスフェージングの影響を回避しようとする場合に変更できるのは、アンテナの位置と方向のみである。

前述の特許文献１で説明したデュアルエレメントアンテナも、アンテナパターンの半球状のローブに左右対称性と対抗性が見られるため、マルチパスフェージングの影響を受けやすい。アンテナパターンのローブが互いに多少左右対称で対抗しているので、アンテナの後ろに反射した信号は、前で受信した信号と同じ出力を受信できる。つまり、送信された信号が受信したアンテナの向こう側または背後の物体から反射し、そして次に送信元から直接受信した信号とは反対の方向から目的の受信機に反射信号を返す場合は、２つの信号の位相がずれるためにマルチパスフェージングによる弱め合う干渉が発生する。

セルラ通信システムで発生するもうひとつの問題は、セル間の信号干渉である。多くのセルラシステムは個々のセルに分割されており、各セルの中心には基地局が配置されている。各基地局の配置は、隣接する基地局が互いに約６０度の間隔で配置されるように調整されている。各セルは、基地局を中心とする６角形のように見える。各セルの端が隣接し、セルのグループはミツバチの巣に似たパターンを形成する。セルの端から基地局までの距離は、一般にセルの端の近くにあるモバイル加入者ユニットからそのセルの基地局に受信可能な信号を送信するのに必要な最小限の出力（すなわち、受信可能な信号を１つのセルの半径に等しい距離だけ送信するのに必要な出力）によって決まる。

セル間の干渉は、１つのセルの端に近いモバイル加入者ユニットが、隣接するセルの端を越えて信号を送信し、隣接するセル内の通信に干渉する場合に発生する。一般に、隣接するセル内の同じ周波数または密な周波数の信号によってセル間の干渉が発生する。セルの端に近い加入者ユニットは、送信した信号をセルの中心に位置する目的の基地局で効果的に受信できるように、一般により高い出力レベルで送信するという事実によって、セル間の干渉の問題は複雑になる。また、目的の受信機の向こう側あるいはその背後にある別のモバイル加入者ユニットからの信号が同じ出力レベルで基地局に到着することもあり、この場合は、さらに干渉が加わる。

ＣＤＭＡシステムでは、隣接するセル内の加入者ユニットは、通常、同じ搬送波または中心周波数で送信するので、セル間の干渉の問題が悪化する。たとえば、隣接するセルの２台の加入者ユニットが同じ搬送周波数で動作しているが、異なる基地局に送信する場合に、いずれかの基地局で両方の信号が受信されると互いに干渉する。１つの信号は、他の信号に対するノイズとして現れる。干渉の程度と、受信機が目的の信号を検出でき、復調できるかどうかは、加入者ユニットが動作する出力レベルにも影響される。１台の加入者ユニットがセルの端にある場合は、目的の基地局に到着するように、そのセルと隣接するセルの内部にある他のユニットより高い出力レベルで送信する。しかし、この信号は、目的としない基地局すなわち、隣接するセルの基地局でも受信される。基地局で受信される２つの同じ搬送周波数信号の相対的な出力レベルによっては、そのセル内から送信された信号と隣接するセルから送信された信号とを適切に区別できないことがある。加入者ユニット用アンテナの見かけの視野を縮小するメカニズムが必要である。このメカニズムによって基地局で受信する見かけの干渉信号の数を減らすことで、フォワードリンク（ベースから加入者への）の操作に顕著な効果が見込まれる。加入者ユニットで受信される信号の品質を改善するために、フォワードリンクにも同様のメカニズムが必要である。

要約すると、無線通信技術では、サイズと製造上の複雑性を最小化すると同時にアンテナのパフォーマンスを最大化することが最も重要である。本発明はこのニーズに対応する。

内蔵型低プロファイル指向性アンテナは、内蔵のセンターハブから放射状に広がる複数の伸縮アンテナアームを備えている。アンテナアームは変形可能であり、センターハブとほぼ垂直になるまでアームを上方に折り曲げて指向性アンテナアレイを構成することができる。アンテナは、内蔵のセンターハブを中心として広がるセンターアームをさらに備えている。低プロファイル指向性アンテナは、保管かつ輸送しやすいように、広げたアームを内蔵のセンターハブの平面内に折り曲げ、コンパクトに折りたたむことができる。アンテナアームと内蔵のセンターハブは、たとえば打ち抜き（ｄｉｅ ｃｕｔｔｉｎｇ）による均質で変形可能な素材で作成されているので、個々に蝶番や回転軸を使用してアンテナアームを一体センターハブに接合する必要はない。均質で変形可能な素材を使用していることで、アンテナの製造とアンテナエンクロージャへの取り付けが簡単である。

１つの実施形態では、低プロファイル指向性アンテナは５本の伸縮アームとセンターアームを備えている。すべてのアームは１枚の変形可能な素材から切り取られる。この６つのエレメントのそれぞれは、すべてのエレメントが唯一の平面内に収まる状態から、各エレメントをセンターハブとほぼ９０度まで上方に曲げたアクティブまたは展開された状態まで変形できる。１枚の板からアンテナを組み立てるので、それ以外の場合にさまざまなエレメントを結合してアンテナを構成するために必要な、接着剤やはんだなどの処理は一切行わない。変形可能な素材を使用しているので、接合部を作成することもない。伝導性のトレース、グランウドプレーン、放射構造、バイアなどは、変形可能な素材の上、あるいは変形可能な素材の上または下に接合する平行な層の上に配置される。こうした伝導性のコンポーネントは、変形可能な素材の上にエッチングまたはプリントの処理によって生成される。組み立てる部品の数が少ない（部品は唯一）ので、唯一の部品からすべてのアンテナ要素を構成することで人件費が最小限に抑えられる。

さらに、変形可能な素材の上には、均質な素材の表面に取り付けたマイクロエレクトロニクスエレメント同士を接続する伝導トレースを配置してもよい。外部インターフェイスを使用して、マイクロエレクトロニクスエレメントを電源と通信デバイスに接続する。変形可能な均質の表面上に電子アンテナを構成すると、アンテナを広げたときは大きな電気的アパーチャが形成されるが、アンテナをたたんだ状態または収納したときの状態では低プロファイルのコンパクトなパッケージになる。

本発明の前述の機能と利点およびその他の機能と利点は、以下に示す本発明の好ましい実施形態の詳細な説明によって明らかになるであろう。こうした実施形態は添付の図面に示されており、異なる図面内の類似の参照番号は同じ部品を表している。図面は、本発明の原理を示す場合に、必ずしもスケーリングしたり強調したりして配置されているわけではない。

図１は、一般的なＣＤＭＡセルラ通信システムの１つのセル５０を示している。セル５０は地理的な領域を表しており、そのセル内に位置するモバイル加入者ユニット６０−１から６０−３は基地局６５と通信する。各加入者ユニット６０はアンテナ７０を備えており、このアンテナは本発明に従って構成されている。加入者ユニット６０は、システムオペレータによって無線データサービスおよび／または音声サービスが提供される。こうしたサービスを通じて、たとえば、ラップトップコンピュータ、ポータブルコンピュータ、携帯用情報端末（ＰＤＡ）などのようなデバイスはネットワーク７５への基地局６５（アンテナ６８を含む）に接続できる。このネットワークは、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ：ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）、パケット交換型コンピュータネットワーク（インターネットなど）、公衆データ網またはプライベートネットワークのいずれでもよい。基地局６５は、１次群速度ＩＳＤＮ（ｐｒｉｍａｒｙ ｒａｔｅ ＩＳＤＮ）、あるいはＩＳ−６３４またはＶ５．２のように他のＬＡＰＤ（ｌｉｎｋ ａｃｃｅｓｓ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄ−ｃｈａｎｎｅｌ）ベースのプロトコル、あるいはネットワーク７５がインターネットのようにパケットベースのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークの場合は、ＴＣＰ／ＩＰなど、任意の数の異なる利用可能な通信プロトコルを介してネットワーク７５と通信する。加入者ユニット６０は事実上モバイルであり、基地局６５と通信しながら１つの場所から別の場所に移動できる。加入者ユニットが１つのセルから別のセルに移動すると、通信リンクは元のセルの基地局から新しいセルの基地局に渡される。

図１は、単に本発明の説明を容易にするために、例としてセル５０内の１台の基地局６５と３台のモバイル加入者ユニット６０を示している。本発明は、一般に多くの加入者ユニットがセル５０のような個々のセル内の１台または複数台の基地局と通信するシステムに適用できる。本発明は、さらに任意の無線通信デバイスまたは無線通信システムにも適用できる。

図１が、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭなど、無線周波数チャネルが基地局６５と加入者ユニット６０間でデータおよび／または音声を伝達するために割り当てられる信号方式を使用する標準的なセルラ通信システムであることも当業者には明らかである。好ましい実施形態において、図１はＣＤＭＡと同様のシステムであり、エアインターフェイスのＩＳ−９５Ｂ標準に定義されたものなど、コード分割多重方式を使用している。

セルベースのシステムの１つの実施形態において、モバイル加入者ユニット６０は、基地局６５から送信される転送リンク無線信号の指向性の受信機能と、モバイル加入者ユニット６０から基地局６５に送信されるリバースリンク信号（ビーム形成と呼ばれるプロセスを介して）の指向性の送信機能を備えるアンテナ７０を使用している。この概念は、図１にビームパターンの例７１から７３によって示す。ビームパターン７１から７３は、各モバイル加入者ユニット６０から基地局６５に向かって、最も伝播しやすい方向を中心にしてある程度外側に広がっている。送信をある程度基地局６５の方に向けることと、基地局６５から発生する信号の指向性の受信とによって、アンテナ装置７０はセル間の干渉とモバイル加入者ユニット６０のマルチパスフェージングの影響を軽減する。さらに、アンテナビームパターン７１、７２、７３は基地局６５の方向を中心にして外側に広がっているが、他のほとんどの方向では減衰されているので、モバイル加入者ユニット６０から基地局６５に通信信号を効果的に送信するにはそれほど出力を必要としない。

図２は、フレキシブルすなわち変形可能な素材による一枚の誘電性の基板１２２から形成、製造されたアンテナアレイ１２０を示している。アンテナアレイ１２０のコンポーネントは、後で詳しく説明するが、誘電性素材の１枚の未加工（ｂｌａｎｋ）の基板を図２のパターンで切断または打ち抜きして作成される。誘電性の素材を切断すると、複数の放射ウィング１２６（図２に示す５つの放射ウィングは例示的なものにすぎにない）とセンターエレメント１３０が形成される。別の実施形態では、アンテナアレイ１２０はフェーズドアレイとして動作し、センターエレメント１３０は存在しない。放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０は、それぞれセンターハブ１２８を中心にして広がっている。図示されるように、放射ウィング１２６は、センターハブ１２８の円周から広がり、センターエレメント１３０は、センターハブ１２８のほぼ中心から広がっている。放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０が誘電基板から製造されるときに、隣接した放射ウィング同士の間に誘電基板１２２のギャップが作成される。ギャップはセンターエレメント１３０の両側に形成される。図２で、グラウンドプレーン１３２は誘電基板１２２の下に存在する。図２の例示的な実施形態において、グラウンドプレーン１３２はセンターハブ１２８の直径よりも少し大きい直径を持つので、グラウンドプレーン１３２はギャップを通して見ることができる。

図２は、放射ウィング１２６、センターエレメント１３０、センターハブ１２８は、保管用すなわち平らにつぶした状態を示す。すなわち、放射ウィング１２６、センターエレメント１３０、センターハブ１２８は、同一平面内にある。動作モードでは、放射ウィング１２６は、それぞれ誘電基板１２２の変形可能な素材の折り目１３４に沿ってセンターハブ１２８に対して上向きに折り曲げられる。センターエレメント１３０も、同様に折り目１３５に沿って上向きに折り曲げられる。１つの実施形態において、折り目１３４と１３５は、それぞれのエレメントが誘電基板１２２の変形可能な特性を利用して折り曲げられる線を表しているにすぎない。別の実施形態では、折り目はアンテナエレメントの折り曲げやすさまたは曲げ特性（すなわち、接合部の圧力限界を超えずに接合部を変形できる）を高めるために挿入された穿孔線またはジッパーホールを表す。

伝導エレメント１３６は、各放射ウィング１２６の上に形成される。伝導エレメント１３７は、センターエレメント１３０の上に形成される。１つの実施形態において、相互作用エレメントは放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０の前面と背面の両方に構成される。本明細書で後述するように、１つの実施形態において、伝導エレメント１３７は信号の送信または受信のアクティブエレメントであり、伝導エレメント１３６は受信した信号または送信した信号に対して反射性（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）のエレメントまたは指向性のエレメントのいずれかとして構成される。図２に示す伝導エレメント１３６と１３７の形状は、例示的なものにすぎない。別の実施形態において、伝導エレメント１３６はモノポールアンテナであり、グラウンドプレーン１３２に接続するか、グラウンドプレーン１３２から切り離すかを選択でき、指向特性および反射特性を提供する。図２に示されていないスイッチは、伝導エレメント１３６とグラウンドプレーン１３２とのこの接続性を制御する。このスイッチは、接合ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラ接合トランジスタまたはＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｍａｃｈｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）スイッチで実装できる。

図２のアンテナは、通信デバイスと組み合わせて使用できるようにハウジングに収納されている。このように、動作可能なアンテナの形状と寸法およびその構成エレメントは、望ましいアンテナのパフォーマンス特性（たとえば、操作周波数、入力インピーダンス、ゲイン、帯域幅）および望ましいハウジングの寸法と形状で決まる。さらに、ハウジングの寸法が特定の最大の伝導エレメントの寸法、たとえばエレメントの幅を表す場合は、他の寸法の制限を補うために別の伝導エレメントの寸法を大きくする必要がある。こうしたパラメータによって影響を受けるのは、伝導エレメントの寸法だけでなく、使用される実際の形状も影響を受けるので、こうした要因も考慮に入れる必要がある。

ただし、図２の実施形態において、伝導エレメント１３６のセグメント１３８はセンターハブ１２８上に伸び、センターハブの円周および折り目１３８と交差する。同様に、伝導エレメント１３７のセグメント１３９は、折り目１３５を超えてセンターハブ１２８の上まで展開される。セグメント１３８と１３９はフレキシブルすなわち変形可能なので、伝導エレメント１３６と１３７を折りまげたり変形したりしても、伝導材が破れたり裂けたりするのを防止できる。セグメント１３８と１３９は、センターハブ１２８内のバイアス（図２には図示せず）に接続される。こうしたバイアスは、センターハブ１２８の下または上の面または埋め込まれた層内に広がる伝導トレース（図２には図示せず）に接続する。外付けのデバイスへの接続を必要とする特定のトレースは、インターフェイス１４１内で終結する。伝導トレースとバイアスは、電力を供給し、アンテナアレイ１２０のエレメントのＲＦ信号を制御し、さらにセンターハブ１２８の上または下の面、１つまたは複数の放射状のウィング１２６の上、またはセンターエレメント１３０上にマウントされた電子コンポーネント（図２には図示せず）と相互接続する。電力を供給するために外部コンポーネントに接続する（コネクタ（図示せず）を介して）インターフェイス１４１は、信号、つまり送信モードの場合は送信信号、受信モードの場合は受信信号を制御する。さらに、前述のようにグラウンドプレーン１３２に接続するためのスイッチは、こうした電子コンポーネントを構成する。

伝導エレメント１３６と１３７は、伝導材で生成され、プリントまたはエッチングによって誘電基板１２２の上に配置される。１つの実施形態において、誘電基板１２２はその上に配置されたマイラーまたはカプトンと銅表面から構成される。伝導エレメント１３６と１３７は、マイラー基板またはカプトン基板から銅をエッチングすることにより形成された銅パターンを備えている。あるいは、伝導性のインクまたはエポキシを使用して、誘電基板上の伝導エレメント１３６と１３７をプリントしてもよい。

図３は、アンテナアレイ１２０の側面図であり、特定の２つの放射ウィング１２６とセンターハブ１２８を示している。グラウンドプレーン１３２も見られる。この実施形態において、グラウンドプレーン１３２はセンターハブ１２８の円周の外まで広がっていることに注意されたい。これは本発明の必要条件ではない。

図４はアンテナアレイ１２０の底面図であり、この実施形態には、電子コンポーネント１５１が伝導エレメント１３６と１３７と連動できるようにパターンを形成した基板１５０が含まれている。基板１５０の底部表面に示される、伝導エレメント１３６と１３７を相互接続するためのトレース１５２とバイアス１５３、電子コンポーネント１５１、インターフェイス１４１は例にすぎない。

図４には、各放射ウィング１２６の裏面にある伝導エレメント１５４も示されている。伝導エレメント１５５はセンターエレメント１３０の裏面に配置される。伝導エレメント１５４と１５５は、一部の実施形態において必須ではない。伝導エレメント１５４は、（伝導的あるいは誘電的に連結する）伝導エレメント１３６と連携して動作し、受信信号または送信信号に関して反射的あるいは指向的のいずれかの機能を果たす。たとえば、１つの実施形態において、伝導エレメント１５４はスリーブダイポーラアンテナなどの伝導エレメント１３６に入力するための送信ラインを形成する。同様に、伝導エレメント１５５は伝導エレメント１３７（いずれもセンターエレメント１３０の上にある）と連携して動作する。センターエレメント１３０はアンテナアレイ１２０のアクティブエレメントとして機能するが、アンテナアレイがフェーズドアレイモード（伝導エレメント１３６／１５４のそれぞれに対する入力信号のフェーズを制御してアンテナビームの向きを操作できる）で動作する場合はセンターエレメントが不要であることに留意されたい。

図５は、図２、３、４に関連して説明するさまざまな層の側面図である。層は、明確にするために誇張して図示している。グラウンドプレーン１３２は誘電基板１２２の下に位置しており、基板１５０は下向きにグラウンドプレーン１３２を囲んでいる。グラウンドプレーン１３２は、センターハブ１２８の円周よりやや外側まで広がっていることに留意されたい。図５には、伝導エレメント１３６、１３７、１５４、１５５、電子コンポーネント１５１、インターフェイス１４１間に電気的接続性を提供するための、誘電基板１２２上および基板１５０上の例示的なトレース１５７とバイアス１５８も示されている。トレース１５７とグラウンドプレーン１３２の間に何らかの形で絶端体を配置する必要があること、さらに図５の平面内にない追加のトレースが誘電基板１２２上に配置されることもわかる。トレース１５７は、一般に誘電基板の変形可能な特性に適合するフレキシブルな回路伝導材から作成される。

図６は別の実施形態の基板１５０以外の部分を示している。この実施形態において、マイクロエレクトロニクスコンポーネント１５１はセンターハブ１２８内の誘電基板１２２上に配置するのが好ましい。トレース１５７とバイアス１５８は、伝導エレメント１３６と１３７のセグメント１３８と１３９から、それぞれ、さまざまなマイクロエレクトロニクスコンポーネント１５１に至る伝導パスを提供し、伝導エレメント１５４と１５５と伝導的に通信する。（図４参照）別の実施形態において、トレース１５７は誘電基板１２２の上の面、あるいはその上下両方の面に配置される。通常、ここで説明するすべての実施形態に関連して、銅の表面は保護用の誘電材で覆われ、エレメントへ露出しないように表面をシーリングする。これを実現するための技術は当業者には周知である。

図７は、アンテナアレイ１２０のさまざまなパラレル層を構成するための追加の実施形態を示している。特に、誘電基板１８０は、その上と下の両方の面にフレキシブルな伝導トレース１８２（フレキシブル回路と呼ばれる）を配置して形成される。バイアス１８４は、アンテナアレイ１２０との間で信号を伝送するためにインターフェイス１４１を介して伝導トレース１８２を接続する。さらに、マイクロエレクトロニクスコンポーネント１５１と伝導エレメント１３６、１３７、１５４、１５５の間を接続する。領域１８８では、誘電基板１８０に厚みをもたせている。この厚みのある領域は、放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０の変形可能な接合部により大きな耐久性を提供する部分と一致する。誘電基板１９０は誘電基板１８０の上に位置しており、誘電基板１９２は、誘電基盤１８０の下に位置している。誘電基板１９０と１９２も剛性の素材または変形可能な素材で形成される。ただし、誘電基板１９０と１９２が折り目１３５と１３８（図２参照）と干渉しないように配置される場合に、誘電基板１９０と１９２は剛性の素材で形成できる。図７には図示しないが、グラウンドプレーンを誘電基板１９２の下に配置してもよい。

前述のように、本発明の別の実施形態では、一枚の誘電シートから放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０を作成する代わりに、アンテナエレメントが別々に構成され、接合される。１つの実施形態において、放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０は、フレキシブルすなわち変形可能な素材で作成されており、接着剤でセンターハブ１２８に接合される。あるいは、放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０は、まず接合エレメントのそれぞれの上にはんだで接合できるバイアスを作成することでセンターハブ１２８に接合できる。２つの要素を互いに密着させ、バイアスをはんだで接合してその間の接合部を構成する。本実施形態において、放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０は変形可能な素材で作成されるので、図２に示すように、放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０は、折り目１３５と１３８に沿って変形できる。あるいは、放射ウィング１２６（とセンターエレメント１３０）とセンターハブ１２８のいずれかまたは両方を剛性の素材で形成でき、両者の間に変形可能または回転可能な素材を挿入して接合してもよい。したがって、接着剤の部分に折り目１３５と１３８を構成してもよい。たとえば、放射ウィング１２２とセンターエレメント１３０は、剛性の誘電材で形成でき、個々の放射ウィング１２６とセンターハブ１２８に変形可能な素材を取り付けることでセンターハブ１２８に接合できる（たとえば接着剤で接合する）。センターエレメント１３０も同様にしてセンターハブ１２８に取り付けられる。本実施形態において、センターハブ１２８は剛性の素材（たとえばプリント配線回路ボード素材）あるいはフレキシブルすなわち変形可能な素材のいずれで作成してもよい。放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０をセンターハブ１２８に接着剤で接合する代わりに、接合する２つのフレキシブルな面のそれぞれの上にはんだで接合可能なバイアスを配置してもよい。２つの要素が接合され、はんだ付けされたバイアスによって２つの要素間に変形可能な接合部が構成される。

本発明の１つの実施形態において、伝導エレメント１３６、１３７、１５４、１５５は誘電基板１２２の反対側に配置される（たとえばプリントまたはエッチングによる）。次に、変形可能な素材（一般的に誘電基板１２２に使用したものと同じ素材）の第２の層の誘電基板１２２の下と上の両面に薄板をかぶせて、マルチ層基板を形成する。このマルチ層基板には、さまざまな伝導エレメントが誘電層間に配置され、それによって伝導表面が保護されている。

１つの動作モードにおいて、伝導センターエレメント１３７（伝導エレメント１５５と連動する）は、無線周波数信号を送信および受信する。一方、伝導エレメント１３６（伝導エレメント１５４と連動する）は、反射器または導波器として機能する。伝導エレメント１３６のそれぞれの有効長は制御可能であり、有効長を共振長より長くすることで反射モードを実現できるので、伝導エレメント１３６に供給されるエネルギーは、反射して供給元に返される。導波モード（有効長が共振長より短い場合）において、伝導エレメント１３６は本質的に無線周波数信号からは不可視である。このように、アクティブエレメント１３２からの放射パターンを３６０度方位環の特定の領域（ｓｅｃｔｏｒ）に指向または誘導することができる。別の動作可能な実施形態において、各放射ウィング１２６上の伝導エレメント１３６と１５４はフェーズドアレイとして動作する。ここで、各アンテナエレメントへの信号入力の位相角は制御可能であり、アンテナビームの方向を操作できる。センターエレメント１３０はフェーズドアレイモードでは存在しない。

本発明の教示に従って構成したアンテナアレイ１２０は、低コストのコンポーネントを使用し、シンプルな組み立て手順に従って、比較的容易に製造できる。組み立て時の処理数を少なくすることで、再現性と製品の産出量が向上し、コストが削減される。アンテナエレメント用に一枚の変形可能な誘電基板を使用することで、別々の機械的な接合部の組み立てが不要になり、保管用のコンパクトな形態に変形できる。また、センターエレメント１３０と放射ウィング１２６を動作可能な垂直の位置に折り曲げるだけで、十分に機能する動作用の形態になる。

アンテナアレイ１２０をパッケージングするための１つの例示的なハウジング１９８が図８に示されている。ここで、放射状のエレメント１２６とセンターエレメント１２８のそれぞれは、ベース２０４のそれぞれのくぼみ２０２にかみ合わせるプラスチックまたは誘電性のフレーム２００内に収納される。当業者には周知のように、レキサン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳプラスチックなど、ハウジング１９８を作成するのに適したいくつかのプラスチック素材がある。放射ウィング１２６を囲む誘電フレーム２００のそれぞれは、ベース２０４の端２１２内に形成されたそれぞれのくぼみ２１０とかみ合わせるためのリップ２０８をさらに備えている。センターエレメント１２７は誘電フレーム２１６内に入っている。誘電フレーム２１６はベース２０４内のくぼみ２２０とかみ合っている。アンテナアレイ１２０の動作を最適化するには、放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０をベース２０４に対してあらかじめ指定された角度になるように上に折り曲げるまたは回転させる必要がある。１つの実施形態において、この角度は９０度である。放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０を確実に最適な角度にするために、ハウジング１９８には停止位置が作成されている。停止位置は、動作モードにおいて誘電フレーム２００および２１６とベース２０４とのかみ合わせ面、または突合せ面によって制御される。

図９は、ベース２０４内の閉じた状態またはベース２０４内に収納した状態の誘電フレーム２００を示している。図１０はベース２０４の側面図であり、誘電フレーム２００はここでも保管時の形態で表示されている。なお、本発明の教示に従って構成されたアンテナが実現する低プロファイルは、特に携帯用の通信装置に適していることに留意されたい。誘電フレーム２００とその関連の放射ウィング１２６および誘電フレーム２１６とその関連のセンターエレメント１３０は容易に配置され、通信デバイスに便利な指向性と大きな電気的アンテナアパーチャを提供する。

図１１は、誘電フレーム２００を示す。誘電フレームには最上部のアウターカバー２３０とその下にあるつなぎ留め式のカバー２３２が含まれる。放射ウィング１２６は誘電フレーム２００の下部の開口部から展開され、最上部のアウターカバー２３０に隣接して上向きに展開される。放射ウィング１２６が所定の位置に固定されると、下側のつなぎ留め式のカバー２３２が最上部のアウターカバー２３０に、たとえば、接着剤、プラスチックの留め金、または超音波溶接法で取り付けられる。図１１には示されていないが、１つの実施形態において下側のつなぎ留め式のカバー２３２には、最上部のアウターカバー２３０の穴にはめ込む突起が付いている。この突起は、放射ウィング１２６を最上部のアウターカバー２３０と下側のつなぎ留め式のカバー２３２に対して固定の位置に維持しながら、放射ウィング１２６の穴からさらに突き出る。誘電フレーム２００は下向きに回転してくぼみ２０２内にはまる。これは図８にも示されている。この回転の動きは、一般に参照番号２３８で示される領域内にある回転軸のまわりで発生する。当業者には、本発明で使用できるいくつかの回転メカニズムがあることは明らかである。こうした回転技術の１つでは、領域２３８内に配置されたベース２０４の取り付け穴とかみあうプラスチックの棒または軸を使用する。センターエレメント１２７は誘電フレーム２１６内に同様にして取り付けられる。

図１２Ａは、上で説明した本発明のさまざまなエレメントを含む図８のハウジング１９８の分解組立図である。誘電基板１２２は個別に組み立てられ、放射ウィングは図１１に示すように誘電フレーム２００の１つまたは複数の開口部を通り抜ける。さらに、誘電フレーム２００は（図１１に関連して説明したように）ベース２０４内に回転できるように取り付けられ、ベース２０４はベース２４９に留め金またはねじ２５４で固定して取り付けられる。図１１の実施形態にはベースプレートも含まれている。

図１２Ｂは図１２Ａと同様であるが、別のタイプのグラウンドプレーンを示している。ここで、グラウンドプレーンは前述のように単純な円板１３２ではない。この実施形態において、グラウンドプレーンは中心のハブ１２８から外向きに広がるいくつかのフィンガー（ｆｉｎｇｅｒｓ）１３２−１を備えている。フィンガーは、放射エレメント１２６とほぼ同じ位置のハブのまわりに放射状に配置されている。好ましい実施形態では、放射ウィング１２６と同じ数のフィンガー１３２−１があり、各フィンガーは放射ウィング１２６の１つと同じ一般的な形状である。

この実施形態において、伝導エレメント１３６がモノポールアンテナの場合、伝導エレメントはそれぞれ一般にグラウンドプレーンのフィンガー１３２−１のそれぞれと連結されるかまたは切り離され、指向性および反射性を提供する。

図１３は、図２と１３に示される特定のエレメントの別の図である。ただし、図１３で放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０の方向は、動作するために直立またはほぼ垂直位置まで上向きに曲げられる。それ以外の場合、放射ウィング１２６とセンターエレメント１３０は、図１２に示すように、実質的に設計者が保管時あるいは折りたたんだ状態になるように変形できる。

本発明について、好ましい実施形態に関連して詳細に示し、説明してきたが、ここに示す本発明の範囲を逸脱しない限り、本発明のエレメントに対してさまざまな変更が可能であり、同等のエレメントで置き換えできることは、当業者には明らかである。本発明の範囲には、ここで説明するさまざまな実施形態のエレメントの任意の組み合わせがさらに含まれる。さらに、本発明の必須の範囲を逸脱しない限り、特定の状況に合わせて本発明の教示を変更してもよい。したがって、本発明は本発明を実施するための最適な形態として開示された特定の実施形態には限定されず、本発明には添付の請求項の範囲を逸脱しない他のすべての構成が含まれるものとする。

一般的な通信セルを示す図である。 本発明の教示によって構成されたアンテナの実施形態を示す図である。 本発明の教示によって構成されたアンテナの実施形態を示す図である。 本発明の教示によって構成されたアンテナの実施形態を示す図である。 図２、３、４に示すアンテナの実施形態を示す断面図である。 図２、３、４に示すアンテナの実施形態を示す断面図である。 図２、３、４に示すアンテナの実施形態を示す断面図である。 本発明の教示によって構成されたアンテナエンクロージャを示し、アンテナエレメントを広げた状態とたたんだ状態で示す図である。 本発明の教示によって構成されたアンテナエンクロージャ、アンテナエレメントを広げた状態とたたんだ状態で示す図である。 本発明の教示によって構成されたアンテナエンクロージャを、アンテナエレメントを広げた状態とたたんだ状態で示す図である。 図２に示す放射ウィングを図８に示すエンクロージャに一体化するメカニズムを示す図である。 図８、９、１０に示すエンクロージャを展開した状態を示す図である。 グラウンドプレーンの別の配置を示す図である。 本発明の教示によって構成されたアンテナを、図８に示す周囲のエンクロージャを除去し、展開された状態で示す図である。

Claims (30)

1. 内蔵のセンターハブと複数のアンテナエレメントとの間に変形可能な結合が形成されるように、該内蔵のセンターハブを中心として放射状に広がる複数のアンテナエレメントを構成する変形可能な誘電基板と、
   該グラウンドプレーンフィンガーが、前記アンテナエレメントのそれぞれに関連付けられた、複数のフィンガーとして形成されたグラウンドプレーンと
   を具え、
   前記複数のアンテナエレメントは、前記内蔵のセンターハブに対して実質的に垂直方向に変形可能であり、それ以外は実質的に平坦な状態に構成され、
   前記複数のアンテナエレメントの少なくとも１つは、無線周波数信号を受信および送信するためのアクティブエレメントとして動作できることを特徴とするアンテナアレイ。
2. 前記誘電基板は、均質であり、
   前記誘電基板は、さらに、前記変形可能な結合の領域で厚みが増していることを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
3. 前記複数のアンテナエレメントは、前記誘電基板上に配置された伝導材を具えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
4. 前記グラウンドプレーンフィンガーの数は、前記アンテナエレメントの数と同じであることを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
5. 前記複数のアンテナエレメントのそれぞれは無線周波数信号を受信および送信するためのアクティブエレメントであり、
   前記複数のアンテナエレメントのそれぞれは制御可能であり、前記アンテナエレメントが伝送する信号の位相を制御することでフェーズドアレイアンテナとして動作するようにアンテナビームパターンを操作できることを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
6. 前記複数のアンテナエレメントのそれぞれは、モノポールアンテナであることを特徴とする請求項５記載のアンテナアレイ。
7. 前記誘電基板の表面に構成され、前記複数のアンテナの信号を伝送するよう動作できる複数の電子コンポーネントをさらに具えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
8. 前記複数の電子コンポーネントの１つまたは複数は、前記複数のアンテナエレメントの上に配置されることを特徴とする請求項７記載のアンテナアレイ。
9. 前記誘電基板の上に配置され、前記複数のアンテナエレメントの信号を伝送する伝導トレースをさらに具えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
10. 前記複数のアンテナエレメントは、複数のパッシブエレメントで周囲を囲まれたアクティブエレメントを具え、
    前記アクティブエレメントによって送信または受信したエネルギーを送出または反射するために、前記複数のパッシブエレメントは、第１の導波モードと第２の反射モードとの間で調整できることを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
11. 前記アクティブエレメントは、該アクティブエレメントの両側にギャップを作成するように、前記内蔵のセンターハブから素材を除去することによって前記変形可能なシートから作成され、
    前記内蔵のセンターハブに対して実質的に垂直な方向に曲げることができるように、前記アクティブエレメントの下端は、前記誘電基板に接着した状態であることを特徴とする請求項１０記載のアンテナアレイ。
12. 前記複数のパッシブエレメントは、外部の制御信号に応答して前記複数のパッシブエレメントを前記第１の導波モードまたは前記第２の反射モードに配置することを特徴とする請求項１０記載のアンテナアレイ。
13. スイッチの位置を決定する制御信号に応答して前記複数のパッシブエレメントのそれぞれを前記グラウンドプレーンフィンガーのそれぞれに相互接続するためのスイッチをさらに具え、
    前記スイッチの位置は、前記複数のパッシブエレメントのそれぞれを前記第１の導波モードと前記第２の反射モードのいずれに配置するかを決定することを特徴とする請求項１２記載のアンテナアレイ。
14. 前記複数のアンテナエレメントのそれぞれは、
    前記誘電基板の上面に構成された上部の伝導セグメントと、
    前記誘電基板の底面に構成された下部の伝導セグメントと
    を具えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
15. 前記アンテナアレイは、前記変形可能なシートの下に配置されたグラウンドプレーンをさらに具えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
16. 前記グラウンドプレーンは、前記変形可能なシートに一体化されたことを特徴とする請求項１４記載のアンテナアレイ。
17. 前記アンテナアレイは、
    ベースと、
    前記複数のアンテナエレメントのそれぞれが、該複数の誘電フレームのいずれかに配置された、複数の誘電フレームと、
    該グラウンドプレーンフィンガーが、前記アンテナエレメントのそれぞれに関連付けられた、複数のフィンガーとして形成されたグラウンドプレーンと、
    を具えたハウジングに収納され、
    前記複数のアンテナエレメントは、前記複数の誘電フレームの前記回転可能な接続を中心にして前記ベースとほぼ垂直な位置まで回転することによって、前記内蔵のセンターハブとほぼ垂直に配置できるように、前記複数の誘電フレームのそれぞれは、前記ベースに回転可能な状態で接続され、
    前記複数の誘電フレームは、前記ベースに隣接する位置まで回転可能であることを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
18. 前記内蔵のセンターハブと前記複数のアンテナエレメントのそれぞれとの結合は、前記変形可能な結合の曲げ特性を向上するために穿孔された接合部を具えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナアレイ。
19. 該複数のアンテナエレメントのそれぞれが、該内蔵のセンターハブとの変形可能な結合をもつ、該内蔵のセンターハブを中心として放射状に広がる複数のアンテナエレメントを有する基板と、
    該グラウンドプレーンフィンガーが、前記アンテナエレメントのそれぞれに関連付けられた、複数のフィンガーとして形成されたグラウンドプレーンと、
    ほぼ中央に位置する前記内蔵のセンターハブとの変形可能な結合を有するセンターエレメントと
    を具え、
    前記複数のアンテナエレメントと前記センターエレメントとは、前記内蔵のセンターハブとほぼ垂直になるまで曲げた場合に動作可能であり、それ以外の場合はほぼ平坦な状態に変形できることを特徴とするアンテナアレイ。
20. 前記センターエレメントは、信号を送信または受信するためのアクティブエレメントであり、
    前記複数のアンテナエレメントは、前記センターエレメントが送信または受信した信号を送出または反射するための第１の導波状態または第２の反射状態で動作できることを特徴とする請求項１９記載のアンテナアレイ。
21. 前記基板上に配置され、前記複数のアンテナエレメントおよび前記センターエレメントとの間で信号を送信および受信する伝導パスをさらに具えたことを特徴とする請求項１９記載のアンテナアレイ。
22. 前記伝導パスは、前記基板上の面に配置されたことを特徴とする請求項２１記載のアンテナアレイ。
23. 前記伝導パスは、前記基板下の面に配置されたことを特徴とする請求項２１記載のアンテナアレイ。
24. 前記内蔵のセンターハブから下向きのグラウンドプレーンをさらに具えたことを特徴とする請求項１９記載のアンテナアレイ。
25. 前記内蔵のセンターハブ、前記複数のアンテナエレメントのいずれか、および前記センターエレメントの中から選択した面の上に配置されたマイクロエレクトロニクスコンポーネントをさらに具えたことを特徴とする請求項２１記載のアンテナアレイ。
26. 第１の誘電基板から構成されるセンターハブと、
    該複数のアンテナエレメントが、ほぼ垂直に変形可能で、かつほぼ平坦に変形可能となるように、第２の誘電基板上に形成された伝導面を有し、前記センターハブに変形可能な状態で接続される複数のアンテナエレメントと、
    該グラウンドプレーンフィンガーが、前記アンテナエレメントのそれぞれに関連した、複数のフィンガーとして形成されたグラウンドプレーンと
    を具え、
    前記複数のアンテナエレメントの少なくとも１つは、無線周波数信号を受信および送信するためのアクティブエレメントとして動作できることを特徴とするアンテナアレイ。
27. 前記複数のアンテナエレメントは、前記センターハブの外縁に接合することを特徴とする請求項２６記載のアンテナアレイ。
28. 前記第１および第２の誘電基板は、剛性の誘電材を具え、
    前記センターハブと前記複数のアンテナエレメントとは、それらの間に変形可能な誘電材を配置することによって接合されることを特徴とする請求項２６記載のアンテナアレイ。
29. 前記複数のアンテナエレメントは、
    前記センターハブの端に変形可能な状態で接合された複数の放射アンテナエレメントと、
    前記センターハブのほぼ中央に変形可能な状態で接合されたセンターエレメントと
    を具えたことを特徴とする請求項２６記載のアンテナアレイ。
30. 前記複数のアンテナエレメントは、フェーズドアレイモードで動作でき、アンテナビームの方向を操作できることを特徴とする請求項２６記載のアンテナアレイ。
    

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