JP2013500680A - ウェーブランチャによるパルスのモード分解を介した局在波生成 - Google Patents

ウェーブランチャによるパルスのモード分解を介した局在波生成 Download PDF

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Abstract

導波管の開口端から所定の距離の所で局在波ピークを観測できるように伝搬波の２つ以上のモードを放出する導波管を動作させる、コンピュータによって実施される方法。導波管の開口端からの所定の距離に少なくとも部分的に基づいて振幅設定および／または移相設定が選択される。選択された振幅設定および／または移相設定に少なくとも部分的に基づいて、導波管内のパルスのモード分解を介して２つ以上のモードが励起される。

Description

関連出願
本出願は、２００９年７月２１日に出願され、「ＬＯＣＡＬＩＺＥＤ ＷＡＶＥ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ ＶＩＡ ＭＯＤＡＬ ＤＥＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＰＵＬＳＥ ＢＹ Ａ ＷＡＶＥ ＬＡＵＮＣＨＥＲ」という名称を有する米国特許出願第１２／５１００４０号に対する優先権を主張する。
非回折波とも呼ばれることもある局在波は、導波媒質内であっても長距離にわたって回折および／または分散に抵抗することのできるビームおよび／またはパルスである。局在波は、１９７０年代の初めにその存在が予測され、１９９２年から波動方程式に対する解決手段として理論的および実験的に得られるようになり、電磁気学から音響学および光学に至るまで、波動方程式がある役割を担う様々な分野の用途に利用することができる。電磁気学分野では、たとえば、セキュア通信に局在波を利用することができ、また目標を破壊し除去する能力を取り扱うハイパワーと一緒に局在波を利用することができる。
局在波は、マクスウェル方程式解決手段の低速減衰低分散クラスを含む。このような１つの解決手段は、集束波モード（ＦＷＭ）と呼ばれることが多い。このようなＦＷＭは、直線経路において光速を有するエネルギーを伝達することのできる三次元パルスとして構成することができる。しかし、無限エネルギー入力がない場合、ＦＷＭ型の有限エネルギー解決手段ではエネルギーが分散し失われる可能性がある。エネルギーのこのような分散および喪失を妨げるには、ＦＷＭ同士を重ね合わせることによって、ＦＷＭ型の有限エネルギー解決手段を、高指向性を特徴としてよい低速減衰解決手段として実現することができる。高指向性を特徴とするこのようなＦＷＭは、有向エネルギーパルス列（ＤＥＰＴ）と呼ばれることがある。マクスウェル方程式に対する他の種類の非回折解決手段はＸ波と呼ばれることがある。このようなＸ波は、その軸を通る平面における形状によってこのように名付けられている。Ｘ波は、無限開口から生成されるのであれば拡散せずに無限に伝搬することができる。ＦＷＭ、ＤＥＰＴ、および／またはＸ波を含むこの種のマクスウェル方程式解決手段は、無限の総エネルギーを有するがエネルギー密度は有限であると考えられる。
本開示は概して、導波管の開口端から所定の距離の所で局在波ピークを観測できるように伝搬波の２つ以上のモードを放出する導波管に関する方法について説明する。本開示の例示的ないくつかの方法は、導波管の開口端からの所定の距離に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定を選択することを含んでよい。選択された１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定に少なくとも部分的に基づいて、導波管内のパルスのモード分解を介して２つ以上のモードが励起されてよい。
本開示はまた、概して、ウェーブランチャから所定の距離の所で観測を行えるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成されたウェーブランチャに関する装置について説明する。本開示の例示的ないくつかの装置は、導波管と複数のアンテナとを含んでよい。導波管は、細長い部材と、導波管の端部の所の開口面とを含んでよい。複数のアンテナの各々は、導波管内の、開口面から異なる距離の所に位置し、励起時に導波管の開口端から伝搬波の異なるモードまたは伝搬波のモード同士の異なる重合せを放出することができるように構成されてよい。
本開示はまた、概して、ウェーブランチャから所定の距離の所で観測を行えるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成されたウェーブランチャに関する装置について説明する。本開示の例示的ないくつかの装置は、導波管と、複数のアンテナと、段状部とを含んでよい。アンテナは、導波管内の、開口面からそれぞれの異なる距離の所に位置し、励起時に導波管の開口端に電磁エネルギーを放出することができるように構成されてよい。段状部は、導波管の開口面に隣接して配置されてよい。段状部は、アンテナからの放出された電磁エネルギーに応答してウェーブランチャからの伝搬波の２つ以上のモードを励起することができる２つ以上の誘電段状素子を含んでよい。
本開示はまた、概して、ウェーブランチャから所定の距離の所で局在波ピークを観測できるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成されたウェーブランチャに関する装置について説明する。本開示の例示的ないくつかの装置は、導波管と、アンテナと、波状部とを含んでよい。導波管は、開口面が導波管の端部の所に配置された細長い部材を含んでよい。アンテナは、導波管内の、開口面からある距離の所に位置し、励起時に導波管の開口端に電磁エネルギーを放出することができるように構成されてよい。波状部は、導波管内に配置されてよい。波状部は、アンテナからの放出された電磁エネルギーに応答してウェーブランチャからの伝搬波の２つ以上のモードを励起することが可能であってよい。
本開示はまた、概して、導波管の動作に関するコンピュータプログラム製品について説明する。本開示の例示的ないくつかのコンピュータプログラム製品は、導波管の開口面に対してピークを観測するための所望の距離を識別することを含んでよい。所望の距離に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定を調整してよい。
上記の概要は、例示的なものに過ぎず、いかなる点でも制限的なものではない。上述の例示的な態様、実施態様、および特徴に加えて、他の態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになろう。
主題は、本明細書の結論部分で特に指摘され明確に請求されている。本開示の上記の特徴およびその他の特徴は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を添付の図面と一緒に検討したときにより完全に明らかになろう。これらの図面が、本開示によるいくつかの実施形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではなく、添付の図面を使用することによって本発明のさらに具体的でかつ詳細な説明がなされることを理解されたい。
例示的なウェーブランチャの断面図である。 パルスの分解に適用される複合ベッセル関数のチャートである。 動作時のウェーブランチャの図である。 ウェーブランチャによるパルスのモード分解を介して２つ以上のモードを励起する例示的なプロセスを示す図である。 他の種類のウェーブランチャの例の断面図である。 他の種類のウェーブランチャの例の断面図である。 例示的なコンピュータプログラム製品を示す図である。 すべてが本開示に従って構成された例示的なコンピューティングデバイスを示すブロック図である。
以下の説明は、請求される主題を完全に理解できるように様々な例を特定の詳細と一緒に記載したものである。しかし、当業者には、請求される主題が本明細書で開示されるいくつかの特定の詳細なしで実施できることが理解されよう。また、状況によっては、請求される主題を不必要に曖昧にしないように、公知の方法、手順、システム、構成要素、および／または回路については詳しく説明していない。以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付の図面を参照する。図面では、文脈において他の指摘がないかぎり、同様の記号は通常、同様の構成要素を識別している。詳細な説明に記載された例示的な実施形態、図面、および特許請求の範囲は、限定的なものではない。本明細書に提示された主題の趣旨または範囲から逸脱せずに他の実施形態を利用することができ、かつ他の変更を施すことができる。本明細書に概略的に記載され、各図に示された本開示の各態様を、すべてが明示的に企図されかつ本開示の一部を形成する様々な異なる構成として構成し、置き換え、組み合わせ、設計することができることが容易に理解されよう。
本開示は、特に、ウェーブランチャによるパルスのモード分解を介して２つ以上のモードを励起することに関する方法、装置、システム、および／またはコンピュータプログラム製品を対象としている。
本開示は概して、導波管の開口端から所定の距離の所で局在波ピークを観測できるように伝搬波の２つ以上のモードを放出する導波管に関する方法について説明する。本開示の例示的ないくつかの方法は、導波管の開口端からの所定の距離に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定を選択することを含んでよい。選択された１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定に少なくとも部分的に基づいて、導波管内のパルスのモード分解を介して２つ以上のモードが励起されてよい。
本開示はまた、概して、ウェーブランチャから所定の距離の所で観測を行えるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成されたウェーブランチャに関する装置について説明する。本開示の例示的ないくつかの装置は、導波管と複数のアンテナとを含んでよい。導波管は、細長い部材と、導波管の端部の所の開口面とを含んでよい。複数のアンテナの各々は、導波管内の、開口面から異なる距離の所に位置し、励起時に導波管の開口端から伝搬波の異なるモードまたは伝搬波のモード同士の異なる重合せを放出することができるように構成されてよい。
本開示はまた、概して、ウェーブランチャから所定の距離の所で観測を行えるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成されたウェーブランチャに関する装置について説明する。本開示の例示的ないくつかの装置は、導波管と、複数のアンテナと、段状部とを含んでよい。アンテナは、導波管内の、開口面からそれぞれの異なる距離の所に位置し、励起時に導波管の開口端に電磁エネルギーを放出することができるように構成されてよい。段状部は、導波管の開口面に隣接して配置されてよい。段状部は、アンテナからの放出された電磁エネルギーに応答してウェーブランチャからの伝搬波の２つ以上のモードを励起することができる２つ以上の誘電段状素子を含んでよい。
本開示はまた、概して、ウェーブランチャから所定の距離の所で局在波ピークを観測できるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成されたウェーブランチャに関する装置について説明する。本開示の例示的ないくつかの装置は、導波管と、アンテナと、波状部とを含んでよい。導波管は、開口面が導波管の端部の所に配置された細長い部材を含んでよい。アンテナは、導波管内の、開口面からある距離の所に位置し、励起時に導波管の開口端に電磁エネルギーを放出することができるように構成されてよい。波状部は、導波管内に配置されてよい。波状部は、アンテナからの放出された電磁エネルギーに応答してウェーブランチャからの伝搬波の２つ以上のモードを励起することが可能であってよい。
本開示はまた、概して、導波管の動作に関するコンピュータプログラム製品について説明する。本開示の例示的ないくつかのコンピュータプログラム製品は、導波管の開口面に対してピークを観測するための所望の距離を識別することを含んでよい。所望の距離に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定を調整してよい。
本開示のいくつかの例では、各実装形態は、振幅設定および／または移相設定を選択する前にピークまでの所定の距離を決定することを含んでよい。本開示のいくつかの例では、各実装形態は、２つ以上のモードを励起し、所望の開口部電磁場（aperture field）を合成して所定の距離の所に局在波を生成する前に、パルスを発生させることを含んでよい。本開示のいくつかの例では、各実装形態は、開口端から放射された２つ以上のモードの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて所定の距離の所でピークを観測することを含んでよい。
本開示のいくつかの例では、２つ以上のモードを励起することは、２本以上のアンテナを導波管内で励起することを含んでよく、各アンテナは、励起時に伝搬波の少なくとも１つのモードまたはモード同士の重合せに関連するエネルギーを放出するように構成することができる。本開示のいくつかの例では、２つ以上のモードを励起することは、導波管に固定された２つ以上の誘電同調素子によって、伝搬波の少なくとも１つのモードの１つまたは複数の振幅および／または移相を調整することを含んでよい。本開示のいくつかの例では、２つ以上のモードを励起することは、導波管内の波状部によって伝搬波の２つ以上のモードを励起することを含んでよい。
本開示のいくつかの例では、導波管の細長い部材は、概ね管状の形を含んでよい。本開示のいくつかの例では、導波管の細長い部材は、円形、長円形、矩形、または方形の断面形状を有してよい。
本開示のいくつかの例では、複数のアンテナ間の間隔は、互いに対して均等な間隔または互いに対して均等でない間隔である。
本開示のいくつかの例では、複数のアンテナは、互いにサイズが異なる２本以上のアンテナを含んでよい。
本開示のいくつかの例では、ウェーブランチャは、複数のアンテナに動作可能に結合され、かつ複数のアンテナのうちの２本以上の間でパルスを分割するように構成されてよいパワー分割器をさらに含んでよい。パワー分割器は、２対以上の可変振幅調整器および／または可変移相器を含んでよい。
本開示のいくつかの例では、ウェーブランチャは、パワー分割器に動作可能に結合され、パルスを発生するように構成されてよいパルス発生器をさらに含んでよい。
本開示のいくつかの例では、ウェーブランチャは、導波管の開口面に隣接して配置された同調部をさらに含んでよい。同調部は、伝搬波の２つ以上のモードのうちの少なくとも１つのモードの振幅および／または移相を調整することのできる２つ以上の誘電同調素子を含んでよい。
本開示のいくつかの例では、２つ以上の誘電段状素子は、伝搬波の２つ以上のモードのうちの少なくとも１つのモードの振幅および／または移相を調整することが可能であってよい。段状部は、段状のラッパ形状を含んでよい。
本開示のいくつかの例では、動力源が、１つまたは複数の伝搬モードが励起され所望の距離の所でピークとして観測できるように、調整された振幅設定および／または移相設定を使用して導波管を励起することが可能であってよい。
図１は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による例示的なウェーブランチャ１００を示している。図示の例では、ウェーブランチャ１００は導波管１０２を含んでよい。導波管１０２は、少なくとも１つの開口面１０４が導波管１０２の端部の所に配置された概ね管状の細長い部材であってよい。たとえば、導波管１０２の概ね管状の形は、円形の断面形状（たとえば、円柱管形状）を有する細長い部材、矩形または方形の断面形状（たとえば、正方形管形状）を有する細長い部材、長円形または楕円形の断面形状（たとえば、長円形チューブ形状）を有する細長い部材などの形であってよい。図示の例では、導波管１０２は、約１．５ｃｍ〜約３ｃｍの断面直径１０３を有してよい。ただし、導波管は、ウェーブランチャ１００の構成に対する変形に応じかつ／あるいはウェーブランチャ１００に供給すべき短パルスのスペクトル帯域幅の種類に応じて異なるサイズを有してよい。
導波管１０２は誘電材料１０６を含んでよい。いくつかの例では、誘電材料１０６は空気であってよい。ただし、ウェーブランチャ１００の構成に応じて任意の他の低損失誘電材料を利用してよい。たとえば、誘電材料１０６を利用して結合の向上および／または開口面１０４からの反射の低減を実現することができる。図示の例では、ウェーブランチャ１００は、無線周波数波、マイクロ波のような電磁波に関して円管導波管の多数のモードの励起および／または維持が可能であってよい。一例として、ウェーブランチャ１００は、周波数が約８ギガヘルツ（８ＧＨｚ）〜約２０ギガヘルツ（２０ＧＨｚ）である電磁波を生成することが可能であってよい。しかし、他の周波数をウェーブランチャ１００に利用するか、あるいは他の周波数によりうまく適合するようにウェーブランチャ１００のサイズおよび／または構成を変更してよい。あるいは、ウェーブランチャ１００のある態様は、音波導波路、光ファイバなどの光導波路などとして使用できるように構成されてよい。
パルス発生器１０８は、ウェーブランチャ１００によって使用できるパルスを発生させることが可能であってよい。たとえば、このようなパルスは、ウェーブランチャ１００が伝搬電磁無線周波数波を発生させ維持することができる場合のように、電磁パルスであってよい。また、このようなパルスは、タイムドメインにおいて比較的短いパルスであってよい。本明細書では、語「短パルス」は、たとえば長さが約１ピコ秒〜約数十ナノ秒のパルスを含んでよい。
パルス発生器１０８はパワー分割器１１０に動作可能に結合されてよい。パルス発生器１０８からの短パルスは、パワー分割器１１０によって受け取られてよい。パワー分割器１１０は、パルス発生器１０８からの短パルスを２本以上のアンテナ１１２間で分割することが可能であってよい。たとえば、パワー分割器１１０は、２対以上の可変振幅調整器１１４および可変移相器１１６を含んでよい。本明細書では、「振幅調整器」は、１つまたは複数の減衰器、増幅器など、および／またはそれらの組み合わせを含んでよい。可変振幅調整器１１４および可変移相器１１６のこのような対は、パルス発生器１０８からの短パルスを２本以上のアンテナ１１２間で分割することが可能であってよい。このような場合、パワー分割器１１０は、可変振幅調整器１１４を介して、パルス発生器１０８からの短パルスのパワーまたは振幅を２本以上のアンテナ１１２間で修正することが可能であってよい。このことに加えてあるいはこのことの代わりに、パワー分割器１１０は、可変移相器１１６を介して、可変移相または可変時間遅延でパルス発生器１０８からの短パルスを２本以上のアンテナ１１２間で修正することが可能であってよい。パワー分割器１１０、可変振幅調整器１１４、可変移相器１１６、および／またはパルス発生器１０８は、手動による動作および／またはたとえば１つまたは複数のコンピューティングデバイス８００のような１つまたは複数のコントローラとの関連付けが可能であってよい。このような１つまたは複数のコンピューティングデバイス８００は、パワー分割器１１０の動作および／または調整を制御し、可変振幅調整器１１４を介してパルスの大きさを調節し、可変移相器１１６を介してパルスの移相または時間遅延を調節し、かつ／あるいは各分岐においてパルス発生器１０８からの短パルスのパラメータを修正するようにパルス発生器１０８を制御することができる。
図示のように、アンテナ１１２は、互いにサイズが異なっていてよい。あるいは、アンテナ１１２は同じサイズまたは同様のサイズを有してよい。図示の例では、アンテナ１１２は互いに約１ｃｍ〜約５ｃｍの間隔を置いて配置されてよい。個々の各アンテナは、導波管内の開口からそれぞれの異なる距離の所に位置してよく、アンテナ同士の間隔は、互いに対して均等な間隔であっても（すなわち、すべてのアンテナが等間隔に配置される）、互いに対して均等でない間隔であってもよい。一例として、最大で１６本のアンテナ１１２があってよい。ただし、これは一例に過ぎず、他の数のアンテナ１１２を利用してよい。アンテナ１１２は、ループ型構成として向きおよび／または配置が定められてよい。いくつかの他の例では、アンテナ１１２は、ループ構成またはプローブ（たとえば、ダイポール型）構成として向きおよび／または配置が定められてよい。ただし、たとえば、ホーンアンテナ、スパイラルアンテナ、および／またはヘリカルアンテナのような他のアンテナ構成も考えられる。
同調部１１８は、ウェーブランチャ１００の開口面端部１０４に隣接して配置された１つまたは複数の誘電同調素子１２０を含んでよい。このような誘電同調素子１２０は、形状が導波管断面１０２と類似していてよい低損失誘電材料の固体部分を含んでよい。図示の例では、同調部１１８は、様々な誘電率値および／または様々な厚さ１２２を有し互いに接触する層状にされた任意の数の誘電同調素子１２０を含んでよい。たとえば、誘電同調素子１２０の相対誘電定数値は、約２〜約１０の範囲であってよい。いくつかの例では、誘電同調素子１２０は円筒形であってよい。ただし、導波管１０２の形状に少なくとも部分的に基づく他の形状も適している。
あるいは、同調部１１８は任意に、ウェーブランチャ１００から除外されてよい。このような場合、開口面１０４は、ウェーブランチャ１００の開口部を備えてよい。開口面１０４は、最も近いアンテナ１１２から約１０ｃｍの所に位置してよい。ただし、開口面１０４は、ウェーブランチャ１００の設計および／または動作上の制約に対する変更に応じて異なる位置に配置されてもよい。
いくつかの例では、アンテナ１１２は、導波管１０２を通じて伝達することのできる２つ以上のモードでパワー分割器１１０からの電磁エネルギーを放出することが可能であってよい。本明細書では、語「モード」は、導波管１０２内を伝搬する短パルスの動作モードを指すことができる。たとえば、このような「モード」は、導波管１０２内を伝搬する特定の電磁場パターン、開口１０４上の伝搬方向に垂直な（たとえば、伝搬方向を横切る）平面内で測定された放射パターン、および／または導波管１０２の遠距離領域で測定された放射パターンを指すことができる。このようなモードは、伝搬方向に電界を有さないＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モード、伝搬方向に磁界を有さないＴＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モード、伝搬方向に電界、磁界を有さないＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）モード、または伝搬方向に非零電界および磁界を有してよいハイブリッドモードであってよい。一例として、パルス発生器１０８が発生させた単一のパルスは、ウェーブランチャ１００によって様々な周波数の２つ以上のモードに分割されてよい。導波管１０２は、複数のアンテナ１１２から放出される電磁エネルギーを２つ以上のモードの形で伝達することが可能であってよい。個々のアンテナが個々のモードに相当してもあるいは導波管１０２内で励起されたモードの重合せに相当してもよい。
パルス発生器１０８が発生させた単一のパルスは、パワー分割器１１０によって分割されてよい。パワー分割器１１０は、パルス発生器１０８からの短パルスを２本以上のアンテナ１１２間で分割することが可能であってよい。また、パワー分割器１１０は、可変振幅調整器１１４を介して、パルス発生器１０８からの短パルスのパワーまたは振幅を２本以上のアンテナ１１２間で修正することが可能であってよい。同様に、パワー分割器１１０は、可変移相器１１６を介して、可変移相または可変時間遅延でパルス発生器１０８からの短パルスを２本以上のアンテナ間で修正するのが可能であってよい。パルス発生器１０８が発生させたパルスのこのような分割、振幅修正、および／または移相修正を利用してウェーブランチャ１００の２つ以上のモードを励起してよい。たとえば、パワー分割器１１０からの個々のポート（不図示）は、パルスの分割された部分に関連付けられてよく、ウェーブランチャ１００において励起された特定のモードまたはモード同士の重合せを適切な振幅および位相で励起するように、振幅調整器１１４を通じて振幅を調整し、移相器１１６を通じて位相を調整することができる。このことに加えてあるいはこのことの代わりに、同調部１１８は、誘電同調素子１２０の厚さ１２２および／または誘電率値に応じて、ウェーブランチャ１００から放出された２つ以上のモードのうちの少なくとも１つのモードの振幅および／または移相を調整することが可能であってよい。パルス発生器１０８が発生させたパルスに分割、振幅修正、および／または移相修正を施すことによって２つまたはモードをこのように励起することを本明細書では、このようなパルスの「モード分解」と呼ぶことができる。パルスをこのようにモード分解すると、様々な周波数帯域の２つ以上のモードが同時に重ね合わせられて生成され伝搬する。たとえば、様々な周波数帯域の２つ以上のモードをこのように同時に重ね合わせることは、カットオフ周波数を超えた伝搬モードに相当することであってよい。
図２は、本開示の少なくともいくつかの実施形態によってパルスの分解に適用された複合ベッセル関数のチャート２００を示している。複合ベッセル関数のこのようなチャート２００は、パルスを様々な周波数の２つ以上のモードの重合せにモード分解することをよりよく示すことができる。チャート２００は、複合ベッセル関数ｆｎ（ｘ）（ｎは０、１、２、３、４、５などの整数であってよい）のプロットを示している。このようなモードは、それぞれ複合ベッセル関数ｆｎ（ｘ）の構成要素（ｆ０（ｘ）、ｆ１（ｘ）など）に関連付けられてよい。たとえば、第１のモードが複合ベッセル関数ｆｎ（ｘ）の第１の構成要素ｆ０（ｘ）に関連付けられ、第２のモードが複合ベッセル関数ｆｎ（ｘ）の第２の構成要素ｆ１（ｘ）に関連付けられ、他のモードについても同様に関連付けられてよい。このような関数依存性は、所与の導波管の種類および／または励起特性に応じてベッセル関数に限定されなくてよい。
図３は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による動作時のウェーブランチャ１００の図を示している。ウェーブランチャ１００によって生成された様々な周波数の２つ以上のモードは、複合ピーク３０２を形成することができる。たとえば、ウェーブランチャ１００は、このような２つ以上のモードに少なくとも部分的に基づいてウェーブランチャ１００から所与の距離３０４の所に局在波のピーク３０２を生成することが可能であってよい。具体的には、このような局在波のピーク３０２がウェーブランチャ１００から所定の距離３０４の所で観測できるように、このような２つ以上のモードに少なくとも部分的に基づいてウェーブランチャ１００の開口面１０４の所に開口部電磁場を合成してよい。
ウェーブランチャ１００の位置とピーク３０２の間では、ウェーブランチャ１００によって生成された２つ以上のモードをそれほど組み合わせなくてよい。たとえば、複合ベクトル関数の様々な成分（図２参照）に関連する２つ以上のモードは、ウェーブランチャ１００から所与の距離３０４の所で局在波ピーク３０２を生成するまで互いに同調しなくてよい。
また、ウェーブランチャ１００は、所定の距離３０４の所でピーク３０２を観測するように調整されてよい。たとえば、パワー分割器１１０（図１）を介してアンテナ１１２（図１）に供給されるパルスの伝搬モードの大きさおよび／または位相を調整し、ウェーブランチャ１００の開口面１０４の所で適切な開口分布を合成することによって、ピーク３０２を観測することのできる距離３０４を変更することができる。このことに加えてあるいはこのことの代わりに、同調部１１８（図１）は、様々な誘電率および／または様々な厚さ１２２（図１）を有する任意の数の誘電同調素子１２０（図１）を含んでよい。誘電同調素子１２０（図１）の数、厚さ、および／または誘電率を変えることによって、ピーク３０２を観測することのできる距離３０４を変更することができる。
図４は、本発明の少なくともいくつかの実施形態による、ウェーブランチャによってパルスのモード分解を介して２つ以上のモードを励起する例示的なプロセス４００を示している。プロセス４００および本明細書に記載された他のプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアによって実行することのできる処理ステップ、機能動作、イベント、および／または行為などとして表されることがある様々な機能ブロックまたは作用を示している。当業者には、本開示を考慮することによって、様々な実装形態において、図４に示されている機能ブロックの多数の代替機能ブロックを実施できることが認識されよう。たとえば、図４に示されているプロセス４００は、ある特定の順序のブロックまたは作用を含んでいるが、これらのブロックまたは作用が提示されている順序は必ずしも請求される主題を任意の特定の順序に限定するものではない。同様に、請求される主題の範囲から逸脱せずに、図４に示されていない介入的な作用および／または図４に示されていない追加的な作用を使用してよく、図４に示されている作用のいくつかを除外してよい。プロセス４００は、ブロック４０２、４０４、４０６、４０８、および／または４１０のうちの１つまたは複数を含んでよい。
図示のように、制御プロセス４００は、ウェーブランチャ１００（図１）によってパルスのモード分解を介して２つ以上のモードを励起するように実施されてよい。ブロック４０２で、理論の定式化および／または数値シミュレーションに基づくアルゴリズムを使用して局在ピークまでの所定の距離を決定することができる。たとえば、局在ピークまでの所定の距離は、目標位置で（たとえば、ピーク３０２が存在することが望まれる距離３０４で、図３参照）、対応するパルス分布を測定することによって決定されてよい。しかし、１つまたは複数の目標位置で、対応するパルス分布を測定する過去の実験による履歴データを保存しておくと、局在ピークまでの所定の距離を決定するための指針が得られ、あるいは局在ピークまでの所定の距離を決定するための検査を行うことができる。ブロック４０４で、振幅設定および／または移相設定の選択および／または調整が行うことができる。上記に図１に関して論じたように、振幅のこのような調整は、振幅調整器１１４を通じて行われ、位相のこのような調整は、移相器１１６を通じて行われてよい。ブロック４０６で、パルスを発生させることができる。上記に図１に関して論じたように、このようなパルスはパルス発生器１０８を介して発生させてよい。ブロック４０８で、パルスのモード分解を介して２つ以上のモードを励起することができる。上記に図１に関して論じたように、２つ以上のモードのこのような励起はアンテナ１１２を介して行われてよい。２つ以上のモードをこのように励起すると、所望の開口部電磁場を合成し所定の距離の所に局在波ピークを生成することができる。図５および６に示されているような他のメカニズムをこのような励起に利用してよい。たとえば、振幅設定および／または移相設定に少なくとも部分的に基づいて、ウェーブランチャ１００（図１）においてパルスのモード分解を介して２つ以上のモードを励起してよい。ブロック４１０で、所定の距離の所に局在ピークを観測することができる。いくつかの例では、局在ピークは、物理的に観測可能な結果測定によって、または局在ピーク位置にセンサを配置して、励起された局在波の存在および強度を観測することによって、所定の距離の所で観測されてよい。たとえば、局在ピークは、理論の定式化および／または数値シミュレーションに基づく、開口面から放射された２つ以上のモードの組み合わせることによる開口部電磁場の合成に少なくとも部分的に基づいてウェーブランチャ１００（図１）から所定の距離の所で観測されてよい。アンテナの数は、開口部電磁場の合成に使用されるモードの数に正比例してよい。たとえば、各アンテナは、所望の開口分布を合成するように選択された各モードにまたは選択されたすべてのモードの重合せに関連付けられてよい。
たとえば、再び図３を参照すると分かるように、ウェーブランチャ１００を破壊のために使用する例では、２つ以上のモードは、ウェーブランチャ１００から距離３０４に沿って比較的無害な状態で伝達することができる。しかし、このような場合、ウェーブランチャ１００からの距離３０４の所で、２つ以上のモードの互いに強め合う組み合わせによる破壊能力のあるのピーク３０２を観測することができる。たとえば、ウェーブランチャ１００は、最大エネルギーが簡易爆発装置（ＩＥＤ）（不図示）上／内に加えられ、その周囲には加えられないようにＩＥＤに向けられた電磁パルスとしてピーク３０２を発生させることができる。したがって、電磁パルスの形をした空間／時間局在ピーク３０２をＩＥＤの位置から距離３０４の所で合成することができる。局在波を生成するのに十分な帯域幅を含んでよい複数のモードによって励起された数本のアンテナ１１２の１つまたは複数の作用によって、電磁パルスの形をしたこのような空間／時間局在ピーク３０２を実現することができる。したがって、ＩＥＤが検出され、その近似的な位置が決定された後、その位置で比較的高い強度の局在ピークを生成するようにウェーブランチャ１００が調整されてよい。このような局在ピークは、このようなＩＥＤを破壊／無効化することができる。このような局在ピークの最高の強度がＩＥＤの特定の位置で生成されるかぎり、隣接する構造および／または材料に対する影響を最小限に抑えることができる。ウェーブランチャ１００から放出された２つ以上のモードの組み合わせは、ＩＥＤの位置の所で最大距離３０４となるように、ベッセル式に行われてよい（図２参照）。
他の例では、ウェーブランチャ１００がその他の破壊目的および／または非破壊目的に利用されてよい。たとえば、ウェーブランチャ１００は、データ送信などに利用されてよい。ウェーブランチャ１００によって放出された電磁場は、開口部電磁場を合成したモード同士の互いに強め合う干渉によって、所定の位置でのみパルスを合成することができる。他の位置では、開口部電磁場を合成したモード同士の互いに弱め合う干渉のために、ウェーブランチャ１００によって生成された電磁場は強度が比較的低く、このため、このような他の位置で生成された電磁場はほとんど検出不能である。したがって、ウェーブランチャ１００をセキュア通信デバイスとして使用してメッセージを所定の位置にのみ送信することができる。したがって、このような所定の位置で局在波を生成する設計パラメータが選択されてよい。
図５は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による他の種類のウェーブランチャ５００の例を示している。図示の例では、ウェーブランチャ５００は、概ね管状の細長い部材であってよい導波管５０２を含んでよい。図示の例では、導波管５０２は、直径５０３が約１．５ｃｍ〜約３ｃｍであってよい。ただし、導波管５０２は、ウェーブランチャ５００の構成に対する変形に応じて異なるサイズを有してもよい。導波管５０２は、たとえば空気または任意の他の低損失誘電材料のような誘電材料５０６を含んでよい。パルス発生器５０８は、ウェーブランチャ５００によって使用される電磁パルスを発生させることが可能であってよい。パルス発生器５０８は、単一のアンテナ５１２に動作可能に結合され、パルス発生器から電磁エネルギーを放出することが可能であってよい。このような場合、アンテナ５１２は、導波管５０２を通じて伝達することのできる基本モードを励起することが可能であってよい。アンテナ５１２は、ループ型構成として向きおよび／または配置が定められてよい。あるいは、アンテナ５１２は、導波管５０２の短絡端から特定の位置に向けられたループまたはプローブ（たとえば、ダイポール型）であってよい。ウェーブランチャ５００の段状部５１８の連続する部分の断面を互いに異ならせることによって、ウェーブランチャ５００内を伝搬することができる高次モードを励起してよい。たとえば、個々の段状素子５２０が導波管５０２内に不連続部分を形成し、それによって高次モードを励起してもよい。このような不連続部分に入射するモードは、不連続部分を形成する互いに異なる断面を越えると、高次モードとなる。段状素子５２０の断面高さ５２３寸法は振幅を調節し、一方、段状素子５２０の厚さ５２２は、励起された高次モードの位相を調整することができる。段状部５１８の連続する素子は、ウェーブランチャ５００の所望の開口部電磁場分布を合成するのに適切な振幅および／または位相で所望の数の高次モードを励起するように構成されてよい。
段状部５１８は、可変の断面および／または長さを有する連続する２つ以上の段状素子５２０を含んでよい。このような段状素子５２０は誘電材料を含んでよい。このような誘電材料が存在すると、ウェーブランチャ５００の物理的寸法の縮小、利得の向上、および／またはウェーブランチャ内の反射の低減を実現することができる。物理的寸法および誘電率としては、ウェーブランチャ５００の開口面端部５０４上で所望の開口部電磁場分布を合成するような物理的寸法および誘電率が選択されてよい。このような段状部５１８は、導波管５０２全体を完全にあるいは部分的に充填することができる低損失誘電材料の固体部分を含んでよい。図示の例では、段状部５１８は、様々な誘電率値、様々な高さ５２３、および／または様々な厚さ５２２を有し互いに接触する層状にされた２つ以上の連続的な誘電段状素子５２０を含んでよい。たとえば、誘電段状素子５２０の誘電率値は、自由空間の線形誘電率に対する比として約２から約１０の範囲であってよい。いくつかの例では、誘電段状素子５２０は円筒形であってよい。ただし、導波管５０２の形状に少なくとも部分的に基づく他の形状も適切である。
図示の例では、段状部５１８は、全体的にテーパー状の波形状を形成するように様々な高さ５２３および／または様々な厚さ５２２を有する連続する２つ以上の誘電段状素子５２０を含んでよい。このようなテーパー部５１８は、導波管５０２の近くに最小の断面を有し、ウェーブランチャ５０２の開口面端部５０４上に最大の断面を有してよい。このことに加えてあるいはこのことの代わりに、このようなテーパー段状部５１８は、（図示のような）概略的な区分的段状、概略的な円錐台状、指数関数形状などであってよい。
このような連続する２つ以上の段状素子５２０は、アンテナ５１２から放出され基本モードのみを含む電磁エネルギーから２つ以上の高次モードを励起することが可能であってよい。たとえば、このような２つ以上の誘電段状素子５２０は、基本モードがランチャ内を伝搬している間に、対応する振幅および／または位相を調整することによって、アンテナ５１２から放出された基本モードを２つ以上の高次モードに修正することが可能であってよい。具体的には、段状部５１８のテーパー形状は、アンテナ５１２から放出された基本モードから高次モードを励起することを可能にする形状である。テーパー部５１８の幅が大きくなるにつれてより高次のモードを励起することができ、高さ５２３は振幅を調整することができ、厚さ５２２は誘電率と一緒に、このような高次モードの移相を調整することができる。段状素子５２０（または同調部５１８内の段の数）は、パルス発生器５０８が発生させる選択されたパルスの広帯域性に少なくとも部分的に基づいて定められてよい。したがって、テーパー段状部５１８は、開口面５０４の所で２つ以上のモードの適切な振幅および移相を実現して、ウェーブランチャ５００から所与の距離３０４（図３）の所に局在波のピーク３０２（図３）を合成するような向きおよび配置に定められてよい。
図６は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による他の種類のウェーブランチャ６００の例を示している。図示の例では、ウェーブランチャ６００は、概ね管状の細長い部材であってよい導波管６０２を含んでよい。図示の例では、導波管６０２は、直径が約１．５ｃｍ〜約３ｃｍであってよい。ただし、導波管６０２は、ウェーブランチャ６００の構成に対する変形に応じて異なるサイズを有してよい。ウェーブランチャ６０２は、たとえば、空気または任意の他の低損失誘電材料のような誘電材料６０６を含んでよい。パルス発生器６０８は、ウェーブランチャ６００によって使用される電磁パルスを発生させることが可能であってよい。パルス発生器６０８は、パルス発生器からの励起されたエネルギーに応答して電磁エネルギーを放出することができるアンテナ６１２に動作可能に結合されてよい。このような場合、アンテナ６１２は、導波管６０２内に基本モードを励起することが可能であってよい。アンテナ６１２は、ループ型構成として向きおよび配置が定められてよい。あるいは、アンテナ６１２は、ループ構成またはプローブ（たとえば、ダイポール型）構成として向きおよび配置が定められてよい。同調部６１８は、ウェーブランチャ６００の開口面端部６０４に隣接して配置された１つまたは複数の誘電同調素子６２０を含んでよい。あるいは、同調部６１８は任意にウェーブランチャ６００から除外されてもよい。このような場合、開口面６０４はウェーブランチャ６００の開口部を備えてよい。
波状部６２４が、ウェーブランチャ６０２内に配置されてよい。モード変換器として機能するこのような波状部６２４は、アンテナ６１２から放出された電磁エネルギーから２つ以上の高次モードを励起することが可能であってよい。たとえば、アンテナ６１２から放出された基本モードが波状部６２４に入射したときに高次モードを励起することができる。図示の例では、波状部６２４は、様々な深さ６２３および様々な長さ６２２を有し波状部内に互いに隣接して位置する２つ以上の波状部分を含んでよい。このような場合、波状部６２４の個々の波状部分の深さ６２３および長さ６２２は、このような高次モードの振幅および移相を定めることができる。基本モードの短パルスによる初期エネルギーを高次モードに変換することができ、それによって、適切な開口分布を合成し、ウェーブランチャ６００から所与の距離３０４（図３）の所で局在波のピーク３０２（図３）を生成することができる。
このような波状部６２４は、アンテナ６１２から放出された電磁エネルギーから２つ以上のモードを励起することが可能であってよい。たとえば、このような波状部６２４は、アンテナ６１２から放出された基本モードを波状部６２４の不連続部分への入射時に２つ以上の高次モードに修正することが可能であってよく、個々のモードは、振幅および位相に関して、波状部６２４の深さ６２３および／または長さ６２２を介して調整されてよい。波状部６２４の様々な深さ６２３および／または様々な長さ６２２は、パルス発生器６０８が発生させる選択されたパルスの広帯域性に少なくとも部分的に基づいて定められてよい。したがって、波状部６２４は、開口面６０４の所で２つ以上のモードの適切な振幅および移相を実現してウェーブランチャ６００から所与の距離３０４（図３）の所に局在波のピーク３０２（図３）を合成するような向きおよび配置に定められてよい。
図７は、本開示によって構成された例示的なコンピュータプログラム製品７００を示している。プログラム製品７００は、信号担持媒体７０２を含んでよい。信号担持媒体７０２は、１つまたは複数のプロセッサによって実行された場合に、コンピューティングデバイスが上記に図４に関して説明した機能を実現することができるように動作可能であってよい１つまたは複数の機械可読命令７０４を含んでよい。したがって、たとえば、図１のシステムを参照すると分かるように、ウェーブランチャ１００は、媒体７０２によって伝達される命令７０４に応答して図４に示されている処置のうちの１つまたは複数を実行することができる。
いくつかの実装形態では、信号担持媒体７０２は、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、メモリなどであるがそれらに限らないコンピュータ可読媒体７０６を包含してよい。いくつかの実装形態では、信号担持媒体７０２は、メモリ、読み取り／書き込み（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤなどであるがそれらに限らない記録可能媒体７０８を包含してよい。いくつかの実装形態では、信号担持媒体７０２は、デジタル通信媒体および／またはアナログ通信媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）などであるがそれらに限らない通信媒体７１０を包含してよい。
図８は、本開示によって構成された例示的なコンピューティングデバイス８００を示すブロック図である。例示的な一構成８０１では、コンピューティングデバイス８００は１つまたは複数のプロセッサ８１０とシステムメモリ８２０とを含んでよい。プロセッサ８１０とシステムメモリ８２０との通信にメモリバス８３０を使用することができる。
プロセッサ８１０は、所望の構成に応じて、マイクロプロセッサ（μＰ）、マイクロコントローラ（μＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限らない任意の種類のプロセッサであってよい。プロセッサ８１０は、レベル１キャッシュ８１１およびレベル２キャッシュ８１２、プロセッサコア８１３、およびレジスタ８１４のような１つまたは複数のキャッシングを含んでよい。プロセッサコア８１３は、演算論理ユニット（ＡＬＵ）、浮動小数点ユニット（ＦＰＵ）、デジタル信号処理コア（ＤＳＰコア）、またはそれらの任意の組み合わせを含んでよい。メモリコントローラ８１５はプロセッサ８１０と一緒に使用することもでき、実装形態によっては、メモリコントローラ８１５がプロセッサ８１０の内部であってよい。
システムメモリ８２０は、所望の構成に応じて、揮発性メモリ（ＲＡＭなど）、非揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）、またはそれらの任意の組み合わせを含むがそれらに限らない任意の種類のシステムメモリであってよい。システムメモリ８２０は、オペレーティングシステム８２１と、１つまたは複数のアプリケーション８２２と、プログラムデータ８２４とを含んでよい。アプリケーション８２２は、本明細書に記載され、図４のプロセス４００に関して説明した機能ブロックおよび／または処置を含む機能を実行するように構成されたウェーブランチャにおけるモード分解アルゴリズム８２３を介したマルチモード励起を含んでよい。プログラムデータ８２４は、マルチモード励起アルゴリズム８２３で使用できるデータ８２５、たとえば対象からウェーブランチャまでの距離を示す情報に相当するデータを含んでよい。プログラムデータ８２４は、例示的ないくつかの導波管内で様々なアンテナ素子を励起するための振幅および／または位相のような設定を含んでもよい。プログラムデータ８２４は、いくつかの導波管によって伝達される様々な伝搬モードの識別をさらに含んでよい。例示的ないくつかの実施形態では、アプリケーション８２２は、マルチモード励起を本明細書で説明するように実施できるように、プログラムデータ８２４と一緒にオペレーティングシステム８２１に作用するように構成されてよい。この上述の基本的な構成は、図８において点線８０１内の構成要素によって示されている。
コンピューティングデバイス８００は、追加的な機能、および基本的な構成８０１と任意の必要なデバイスおよびインタフェースとの通信を容易にする追加的なインタフェースを有してよい。たとえば、バス／インタフェースコントローラ８４０を使用して、ストレージインタフェースバス８４１を介した基本的な構成８０１と１つまたは複数のデータ記憶デバイス８５０との通信を容易にすることができる。データ記憶デバイス８５０は、取外し可能な記憶デバイス８５１であっても、取外し不能な記憶デバイス８５２であっても、それらの組み合わせであってもよい。取外し可能な記憶デバイスおよび取外し不能な記憶デバイスの例には、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のような磁気ディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはデジタルバーサティルディスク（ＤＶＤ）ドライブのような光学ディスクドライブ、半導体ドライブ（ＳＳＤ）、ならびにテープドライブが含まれる。例示的なコンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータなどの情報を記憶する任意の方法または技術で実現される揮発性媒体および非揮発性媒体、取外し可能な媒体および取外し不能な媒体を含めてよい。
システムメモリ８２０、取外し可能なストレージ８５１、および取外し不能なストレージ８５２はすべてコンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、またはその他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルバーサティルディスク（ＤＶＤ）、またはその他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、またはその他の磁気記憶デバイス、あるいは所望の情報を記憶するのに使用することができ、コンピューティングデバイス８００によってアクセスすることができる任意の他の媒体が含まれるがそれらに限らない。このような任意のコンピュータ記憶媒体はデバイス８００の一部であってよい。
コンピューティングデバイス８００は、バス／インタフェースコントローラ８４０を介した様々なインタフェースデバイス（たとえば、出力インタフェース、周辺インタフェース、および通信インタフェース）基本的な構成８０１への通信を容易にするインタフェースバス８４２を含んでもよい。例示的な出力インタフェース８６０は、１つまたは複数のＡ／Ｖポート８６３を介してディスプレイまたはスピーカのような様々な外部デバイスと通信するように構成されてよいグラフィックス処理ユニット８６１およびオーディオ処理ユニット８６２を含んでよい。例示的な周辺インタフェース８６０は、１つまたは複数の入出力ポート８７３を介して入力デバイス（たとえば、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、接触入力デバイスなど）などの外部デバイスまたはその他の周辺デバイス（たとえば、プリンタ、スキャナなど）と通信するように構成されてよいシリアルインタフェースコントローラ８７１またはパラレルインタフェースコントローラ８７２を含んでよい。例示的な通信インタフェース８８０は、ネットワークと通信によって１つまたは複数の通信ポート８８２を介して１つまたは複数の他のコンピューティングデバイス８９０との通信を容易にするように構成されてよいネットワークコントローラ８８１を含む。通信接続は通信媒体の一例である。通信媒体は通常、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波もしくはその他の伝達メカニズムのような変調データ信号内のその他のデータによって具体化されてよい。「変調データ信号」は、その特性のうちの１つまたは複数が、信号内の情報を符号化するように設定または変更された信号であってよい。制限ではなく一例として、通信媒体には、有線接続または直接有線接続のような有線媒体、および音響無線媒体、無線周波数（ＲＦ）無線媒体、赤外線（ＩＲ）無線媒体、およびその他の無線媒体のような無線媒体を含めてよい。本明細書で使用される語コンピュータ可読媒体は、記憶媒体と通信媒体の両方を含んでよい。
コンピューティングデバイス８００は、上記の機能のいずれかを含む携帯電話、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、パーソナルメディアプレーヤデバイス、無線ウェブ監視デバイス、パーソナルヘッドセットデバイス、特定用途向けデバイス、またはハイブリッドデバイスのような小形状因子携帯（またはモバイル）電子デバイスの一部として実現されてよい。コンピューティングデバイス８００は、ラップトップコンピュータ構成と非ラップトップコンピュータ構成の両方を含むパーソナルコンピュータとして実現されてもよい。また、コンピューティングデバイス８００は、無線基地局またはその他の無線システムもしくは無線デバイスの一部として実現されてもよい。
上記の詳細な説明の一部は、コンピュータメモリなどのコンピューティングシステムメモリ内に記憶されたデータビットまたはバイナリデジタル信号に対する動作のアルゴリズムまたは記号表現で表されている。アルゴリズムによるこれらの記述または表現は、データ処理分野の当業者がその研究の内容を他の当業者に伝えるのに使用される技術の例である。アルゴリズムはここでは、一般に、所望の結果が得られる動作または同様の処理の首尾一貫したシーケンスとみなされる。この文脈では、動作または処理は、物理的な数量の物理的な操作を伴う。通常、必ずしも必要ではないが、そのような数量は、記憶し、転送し、組み合わせ、比較し、またはその他の方法で操作することのできる電気信号または磁気信号の形をとってよい。そのような信号を、主として一般的な用法のために、ビット、データ、値、要素、記号、文字、語、数、数値などと呼ぶと好都合な場合があることが分かっている。しかし、これらの語および同様の語のすべてが、適切な物理量に関連付けられるものであり、好都合なラベルに過ぎないことを理解されたい。特に明記されないかぎり、以下の説明から明らかなように、本明細書全体にわたって、「処理する」、「コンピューティング」、「計算する」、「決定する（求める、定める）」などの語を利用した説明が、コンピューティングデバイスのメモリ、レジスタ、またはその他の情報記憶デバイス、送信デバイス、あるいは表示デバイス内の物理的な電子量または磁気量として表されたデータを操作または変換するコンピューティングデバイスの処置またはプロセスを指すことを理解されたい。
上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、および／または例を使用することによってデバイスおよび／またはプロセスの様々な実施形態を記載したものである。このようなブロック図、フローチャート、および／または例が１つまたは複数の機能および／または動作を含むかぎり、当業者には、このようなブロック図、フローチャート、または例内の各機能および／または動作を、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの事実上あらゆる組み合わせによって、個別におよび／または集合的に実施できることが理解されよう。いくつかの実施形態では、本明細書で説明した主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはその他の集積フォーマットを介して実現されてよい。しかし、本明細書に記載された実施形態のいくつかの態様を、全体的または部分的に、１つまたは複数のコンピュータ上で動作する１つまたは複数のコンピュータプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のコンピュータシステム上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、１つまたは複数のプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして（１つまたは複数のマイクロプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいはそれらの事実上あらゆる組み合わせとして、集積回路において同等に実施することができ、かつ回路を設計することおよび／またはソフトウェアまたはファームウェア用のコードを書くことが、本開示に鑑みて当業者の技能の範囲内であることが当業者には認識されよう。また、当業者には、本明細書で説明した主題のメカニズムをプログラム製品として様々な形態で配布することができ、本明細書で説明した主題の例示的な実施形態が、実際に配布を実施するのに使用される信号担持媒体の特定の種類にかかわらず適用されることが理解されよう。信号担持媒体の例には、フレキシブルディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリなどの記録可能型媒体、デジタル通信媒体および／またはアナログ通信媒体のような伝送型媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）が含まれるがそれらに限らない。
本明細書で説明した主題は、様々な他の構成要素内に含まれる様々な構成要素、または様々な他の構成要素に接続された様々な構成要素を示している。このような図示の構造が例示的なものに過ぎず、実際、同じ機能を実現する多数の他の構造を実現できることを理解されたい。概念的な意味では、同じ機能を実現する構成要素のあらゆる構成は、所望の機能が実現されるように有効に「関連付けられている」。したがって、特定の機能を実現するように組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、構造または中間構成要素にかかわらず所望の機能が実現されるように互いに「関連付けられている」とみなすことができる。同様に、このように関連付けられた任意の２つの構成要素を、所望の機能を実現するように互いに「動作可能に接続されている」かあるいは「動作可能に結合されている」とみなすこともでき、かつこのように関連付けることのできる任意の２つの構成要素を所望の機能を実現するように互いに「動作可能に結合可能である」とみなすこともできる。動作可能に結合可能な特定の例には、物理的に嵌合せ可能な構成要素および／または物理的に相互作用する構成要素ならびに／あるいは無線によって相互作用可能な構成要素および／または無線によって相互作用する構成要素ならびに／あるいは論理的に相互作用する構成要素および／または論理的に相互作用可能な構成要素が含まれるがそれらに限らない。
本明細書における実質的にあらゆる複数形の語および／または単数形の語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に応じて複数形を単数形に変換し、かつ／あるいは単数形を複数形に変換することができる。本明細書では説明を明確にするために、様々な単数形／複数形を明示的に記載することがある。
当業者には、一般に、本明細書で使用され、特に添付の特許請求の範囲（添付の特許請求の範囲の本文）で使用される語が、一般に「オープンな」語として意図されていることが理解されよう（たとえば、語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「を含むがそれらに限らない」と解釈され、語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は「少なくとも有する」と解釈され、語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「を含むがそれに限らない」と解釈されるべきである）。さらに、導入される請求項記載事項の特定の数が意図される場合、そのような意図が請求項に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが当業者によって理解されよう。たとえば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲では、請求項記載事項を導入するために導入句「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」が使用される場合がある。しかし、このような句の使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によって請求項記載事項を導入することが、同じ請求項に導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」のような不定冠詞が含まれるときでも、そのような導入される請求項記載事項を含む特定の請求項をそのような記載事項のみを含む発明に限定することを意味すると解釈すべきではなく（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）、同じことが請求項記載事項を導入するのに使用される定冠詞の用法にも当てはまる。また、導入される請求項記載事項の特定の数が明示的に記載されない場合、当業者には、そのような記載が通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈すべきであることが認識されよう（たとえば、他に修飾語句のない「２つの記載事項」というベア（ｂａｒｅ）記載は通常、少なくとも２つの記載事項または２つ以上の記載事項を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つ」に類似した表現が使用される例では、一般にこのような構文は、当業者がその表現を理解する意味で使用されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみを有するシステム、Ｂのみを有するシステム、Ｃのみを有するシステム、ＡとＢを一緒に有するシステム、ＡとＣを一緒に有するシステム、ＢとＣを一緒に有するシステム、および／またはＡとＢとＣを一緒に有するシステムを有するがそれらに限らない）。「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つ」に類似した表現が使用される例では、一般にこのような構文は、当業者がその表現を理解する意味で使用されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみを有するシステム、Ｂのみを有するシステム、Ｃのみを有するシステム、ＡとＢを一緒に有するシステム、ＡとＣを一緒に有するシステム、ＢとＣを一緒に有するシステム、および／またはＡとＢとＣを一緒に有するシステムを有するがそれらに限らない）。さらに、当業者には、説明であるか、特許請求の範囲であるか、図面であるかにかかわらず、２つ以上の語を示す実質的にあらゆる離接語および／または離接句を、それらの語の１つ、それらの語のいずれか、またはそれらの語の両方を含む可能性が考えられるものと理解すべきであることを理解されたい。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解される。
本明細書では、様々な方法およびシステムを使用してある例示的な技術について説明し図示したが、当業者には、請求される主題から逸脱せずに、様々な他の修正を施すことができ、かつ均等形態で置き換えることができることを理解されたい。また、本明細書に記載された中心的概念から逸脱せずに、請求される主題の教示に特定の状況を適合させるように多数の修正を施すことができる。したがって、請求される主題は、開示された特定の例に限定されず、そのような請求される主題は、添付の特許請求の範囲内のすべての実装形態およびその均等形態も含んでよい。

Claims (25)

  1. 導波管の開口端から所定の距離の所で局在波ピークを観測できるように伝搬波の２つ以上のモードを放出する前記導波管用の方法であって、
    前記導波管の前記開口端からの前記所定の距離に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定を選択することと、
    前記選択された１つまたは複数の振幅設定および／または移相設定に少なくとも部分的に基づいて、前記導波管内のパルスのモード分解を介して２つ以上のモードを励起することとを含む方法。
  2. 前記振幅設定および／または前記移相設定を選択する前にピークまでの前記所定の距離を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記２つ以上のモードを励起し、所望の開口部電磁場を合成して前記所定の距離の所に前記局在波を生成する前に、前記パルスを発生させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記開口端から放射された前記２つ以上のモードの組み合わせに少なくとも部分的に基づいて前記所定の距離の所で前記ピークを観測することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. ２つ以上のモードを励起することは、２本以上のアンテナを導波管内で励起することを含み、各アンテナが、励起時に前記伝搬波の少なくとも１つのモードまたはモード同士の重合せに関連するエネルギーを放出するように構成されている、請求項１に記載の方法。
  6. ２つ以上のモードを励起することは、前記導波管に固定された２つ以上の誘電同調素子によって、前記伝搬波の少なくとも１つのモードの、１つまたは複数の振幅および／または移相を調整することを含む、請求項１に記載の方法。
  7. ２つ以上のモードを励起することは、前記導波管内の波状部によって前記伝搬波の２つ以上のモードを励起することを含む、請求項１に記載の方法。
  8. ウェーブランチャであって、前記ウェーブランチャから所定の距離の所で観測を行えるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成され、
    導波管と、複数のアンテナとを備え、
    前記導波管は、細長い部材、および導波管の端部の所の開口面を含み、
    前記各アンテナが、前記導波管内の、前記開口面から異なる距離の所に位置し、励起時に前記導波管の前記開口端から伝搬波の異なるモードまたは伝搬波のモード同士の異なる重合せを放出することができるように構成される、ウェーブランチャ。
  9. 前記導波管の前記細長い部材は、概ね管状の形を有する、請求項８に記載のウェーブランチャ。
  10. 前記導波管の前記細長い部材は、円形、長円形、矩形、または方形の断面形状を有する、請求項９に記載のウェーブランチャ。
  11. 前記複数のアンテナ間の間隔は、互いに対して均等な間隔または互いに対して均等でない間隔である、請求項８に記載のウェーブランチャ。
  12. 前記複数のアンテナは、互いにサイズが異なる２本以上のアンテナを備える、請求項８に記載のウェーブランチャ。
  13. 前記複数のアンテナに動作可能に結合され、かつ前記複数のアンテナのうちの２本以上の間でパルスを分割するように構成されたパワー分割器をさらに備える、請求項８に記載のウェーブランチャ。
  14. 前記パワー分割器に動作可能に結合され、前記パルスを発生するように構成されたパルス発生器をさらに備える、請求項１３に記載のウェーブランチャ。
  15. 前記パワー分割器は、２対以上の可変振幅調整器および／または可変移相器を備える、請求項１３に記載のウェーブランチャ。
  16. 前記導波管の前記開口面に隣接して配置され、伝搬波の２つ以上のモードのうちの少なくとも１つのモードの振幅および／または移相を調整することのできる２つ以上の誘電同調素子を備える同調部をさらに備える、請求項８に記載のウェーブランチャ。
  17. ウェーブランチャであって、前記ウェーブランチャから所定の距離の所で観測を行えるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成され、
    導波管と、アンテナと、段状部とを備え、
    前記導波管は、開口面が導波管の端部の所に配置され、細長い部材を含み、
    前記アンテナは、前記導波管内の、前記開口面からある距離の所に位置し、励起時に前記導波管の前記開口端に電磁エネルギーを放出することができるように構成され、
    前記段状部は、前記導波管の前記開口面に隣接して配置され、前記アンテナからの前記放出された電磁エネルギーに応答して前記ウェーブランチャからの伝搬波の２つ以上のモードを励起することができる２つ以上の誘電段状素子を備える、ウェーブランチャ。
  18. 前記導波管の前記細長い部材は、概ね管状の形を備える、請求項１７に記載のウェーブランチャ。
  19. 前記２つ以上の誘電段状素子は、伝搬波の２つ以上のモードのうちの少なくとも１つのモードの振幅および／または移相を調整することが可能である、請求項１７に記載のウェーブランチャ。
  20. 前記段状部は、段状のラッパ形状を備える、請求項１７に記載のウェーブランチャ。
  21. ウェーブランチャであって、前記ウェーブランチャから所定の距離の所で局在波ピークを観測できるように伝搬波の２つ以上のモードを放出するように構成され、
    導波管と、アンテナと、波状部とを備え、
    前記導波管は、開口面が導波管の端部の所に配置され、細長い部材を含み、
    前記アンテナは、前記導波管内の、前記開口面からある距離の所に位置し、励起時に前記導波管の前記開口端に電磁エネルギーを放出することができるように構成され、
    前記波状部は、前記導波管内に配置され、前記アンテナからの前記放出された電磁エネルギーに応答して前記ウェーブランチャからの伝搬波の２つ以上のモードを励起することが可能である、ウェーブランチャ。
  22. 前記導波管の前記細長い部材は、概ね管状の形を備える、請求項２１に記載のウェーブランチャ。
  23. 前記導波管の開口面に隣接して配置され、伝搬波の２つ以上のモードのうちの少なくとも１つのモードの振幅および／または移相を調整することのできる２つ以上の誘電同調素子を備える同調部をさらに備える、請求項２１に記載のウェーブランチャ。
  24. １つまたは複数のプロセッサによって実行された場合に、コンピューティングデバイスが、
    導波管の開口面に対してピークを観測する所望の距離を識別し、
    前記所望の距離に少なくとも部分的に基づいて１つまたは複数の振幅および／または移相を調整する
    ことができるように動作可能である機械可読命令が記憶された信号担持媒体を備える物品。
  25. 動力源が、１つまたは複数の伝搬モードが励起され前記所望の距離の所でピークとして観測できるように、前記調整された振幅設定および／または移相設定を使用して前記導波管を励起することを可能にすることをさらに含む、請求項２４に記載の物品。
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