JP2018078541A - 誘電体レンズを用いたステアラブルアンテナアセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の入射高周波信号を複数の入射角で受信するステアラブルアンテナアセンブリを提供する。
【解決手段】ＳＡＡ１１８は、略球形誘電体レンズ２１８、導波管開口ブロック２２０、スイッチ開口マトリクス２２２、及び放射状開口合波器２２４を含む。ＳＤＬ２１８は、複数の入射ＲＦ信号を受信し集束させて、ＳＤＬ２１８の背面にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成する。ＷＡＢ２２０は、ＳＤＬ２１８の背面に隣接して配置され、複数の集束ＲＦ信号を受信する。ＳＡＭ２２２は、ＳＡＡ１１８によって生成された放射パターンのビームを電子的に操作し、ビームを電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替える。ＲＡＣ２２４は、複数の集束ＲＦ信号から受信ＲＦ信号を生成する。
【選択図】図２

Description

本開示は、概してアンテナに関し、より詳細には、球形レンズを用いたアンテナシステム、及び、アンテナシステムを電子的に走査するアンテナアレイに関する。
ここ１０年、通常ドローンと呼ばれる無人航空ビークル（「ＵＡＶ」）の使用が爆発的に増えている。ＵＡＶの多くは無線技術を用いてＵＡＶを制御しユーザ端末（「ＵＴ」）との間でデータ通信を行う。この無線リンクの制御及びデータ性能によって、ＵＡＶのレンジ、操作性、及び全体的な機能が大幅に制限されてしまう。ＵＡＶの利用が広がるにつれ、無線リンクの能力が、ＵＡＶシステムの応用空間においての制限因子となってきた。
ＵＡＶ無線リンクは、ユーザ端末及び航空機の無線通信機及びアンテナからなる。リンクにおける主な無線の「弱点」は、ＵＴアンテナである。飛行中の航空ビークルを効率的に追跡するＵＴアンテナの能力によって、カバレッジ及びレンジが大きく制限される。この課題に対処する試みには、地上ＵＴ位置、衛星、及び機械関節式（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ）アンテナを複数使用することが含まれる。その用途は、複数サイトにわたる地上システムのコスト、複雑さ、及びロジスティクスにより、限定的である。衛星システムの複雑性やデータレイテンシにより、ＵＡＶをリアルタイムで制御、監視することが非常に複雑かつ高コストとなっている。機械関節式アンテナは、応答時間及び航空ビークルを追跡するポインティングの正確性に大きな問題がある。ＵＡＶの運航エリアでは、航空ビークルを効率的に且つ運航の目的を達成するのに十分なレンジで追跡できる単一のＵＴシステムを有することが望まれている。
現在、追跡のレイテンシの問題に対処するソリューションの１つが、アンテナの視野にわたり高いアンテナゲインと電子制御操作性とをもたらす、フェーズドアレイアンテナの使用である。フェーズドアレイアンテナは設置及び動作が複雑であり、電力消費が大きく且つ高価であるので、実際の用途はハイエンドなシステムに限られている。従って、ＵＡＶの追跡という課題に対処する費用効果の高い高度なアンテナ設計が求められている。
複数の入射高周波（「ＲＦ」）信号を複数の入射角で受信するステアラブルアンテナアセンブリ（「ＳＡＡ」）を開示する。ＳＡＡは、略球形の誘電体レンズ（「ＳＤＬ」）、導波管開口ブロック（「ＷＡＢ」）、スイッチ開口マトリクス（「ＳＡＭ」）、及び放射状合波器（「ＲＡＣ」）を含む。ＳＤＬは、前面及び背面を含み、ＳＤＬは、複数の入射ＲＦ信号を受信し集束させて、ＳＤＬの背面にほぼ沿った複数の焦点で、複数の集束ＲＦ信号を作成するように構成されている。複数の焦点は、ＳＤＬの背面に沿った、複数の入射ＲＦ信号の複数の入射角に対応する位置を有する。ＷＡＢは、ＳＤＬの背面に隣接して配置され、ＷＡＢはＳＤＬの背面と信号通信し、ＷＡＢは複数の集束ＲＦ信号を受信するように構成されている。ＳＡＭは、ＷＡＢと信号通信し、ＳＡＡによって生成された放射パターンのビームを電子的に操作し、当該ビームを電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えるように構成されている。ＲＡＣはＳＡＭと信号通信し、複数の集束ＲＦ信号から受信ＲＦ信号を生成するように構成されている。
ＳＡＡは、ＳＡＡと信号通信するＲＦモデムであって、ＲＦ信号を受信し、受信ＲＦ信号を復調して受信したベースバンド信号を生成するように構成されている、ＲＦモデムと、ＳＡＡ及びＲＦモデムと信号通信するコントローラと、を含むユーザ端末の一部であってよい。コントローラは、ＲＦモデム及びＳＡＭを制御し、ビームを電子的に操作するように構成されている。
作動の一例では、ＳＡＡが、複数の入射ＲＦ信号をＳＤＬの前面で受信すること、及び、受信した複数の入射ＲＦ信号を集束させて、ＳＤＬの背面にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成することを含む、方法を実施する。複数の焦点は、ＳＤＬの背面に沿った、複数の入射ＲＦ信号の複数の入射角に対応する位置を有する。方法は、ＳＤＬの背面に隣接して配置されたＷＡＢにおいて、複数の集束ＲＦ信号を受信すること、ＳＡＡによって生成された放射パターンのビームを電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えること、及び、ＲＡＣを用いて、切り替えられた複数の集束ＲＦ信号を合成し、受信ＲＦ信号を生成することを更に含む。更に、ＳＡＡは、ＳＤＬに進入する入射ＲＦ信号を受信することと、ＲＡＣに注入された入力ＲＦ信号を送信することとの両方が可能な双方向装置である。入力ＲＦ信号を送信する例では、ＳＡＭが、送信されたビームを電子的に操作するように構成されている。
本発明の他のデバイス、装置、システム、方法、特徴、及び利点は、下記の図面及び詳細な説明を精査することにより当業者に明らかであるか、或いは明らかとなろう。そのような他のシステム、方法、特徴、及び利点は全てこの説明中に含まれており、本発明の範囲内であり且つ添付の特許請求の範囲によって保護されるよう意図されている。
本発明は、下記の図面を参照することによりより深く理解され得る。図面における構成要素は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、むしろ本発明の原理を示すことに重点が置かれている。図面において、同様の参照番号は、異なる図面を通じて対応する部品を指すものである。
本開示による、ＵＡＶ、低軌道（「ＬＥＯ」）又は対地同期軌道衛星と信号経路を介して信号通信するＵＡＶユーザ端末の実装例のシステムブロック図である。 本開示による、図１に示すユーザ端末の実装例のシステムブロック図である。 ３Ａは、本開示による、図２に示す導波管開口ブロック（「ＷＡＢ」）の切断部分の実装例の上面図である。３Ｂは、本開示による、図３Ａに示すＷＡＢの切断部分の側部断面図である。 本開示による、図３Ａ及び３Ｂに示すコンフォーマル開口アレイアンテナ（「ＣＡＡ」）の実装例の斜視図である。 本開示による、図３Ａ及び３ＢＢに示すＣＡＡの実装の別の例の斜視図である。 本開示による、図２、３Ａ、及び３Ｂに示す略球形誘電体レンズ（「ＳＤＬ」）の実装例のシステム図である。 ７Ａは、本開示による、第１の角度で入射ＲＦ信号を受信するＳＤＬの実装の別の例のシステム図である。７Ｂは、本開示による、第２の角度で入射ＲＦ信号を受信する図７ＡのＳＤＬのシステム図である。７Ｃは、本開示による、第３の角度で入射ＲＦ信号を受信する図７Ａ及び７ＢのＳＤＬのシステム図である。 本開示によるＳＤＬと共に用いるレードームの実装例の斜視図である。 本発明による、図３Ｂ，６，７Ａ，７Ｂ、及び７Ｃに示す複数の導波管のうちの導波管の実装例のブロック図である。 本開示による、図２に示すスイッチ開口マトリクス（「ＳＡＭ」）の実装例のブロック図である。 本開示による、図２に示す放射状合波器（「ＲＡＣ」）の実装例のブロック図である。 本開示によるＷＡＢ及びＳＤＬと共に用いるステッピングモータの実装例のシステムブロック図である。 本開示による、ＳＡＡにより実施される方法の実装例を示すフロー図である。
複数の入射高周波（「ＲＦ」）信号を複数の入射角で受信するステアラブルアンテナアセンブリ（「ＳＡＡ」）が開示される。ＳＡＡは、略球形誘電体レンズ（「ＳＤＬ」）、導波管開口ブロック（「ＷＡＢ」）、スイッチ開口マトリクス（「ＳＡＭ」）、及び放射状合波器（「ＲＡＣ」）を含む。ＳＤＬは、前面及び背面を含み、ＳＤＬは、複数の入射ＲＦ信号を受信し集束させて、ＳＤＬの背面にほぼ沿った複数の焦点で、複数の集束ＲＦ信号を作成するように構成されている。複数の焦点は、ＳＤＬの背面に沿った、複数の入射ＲＦ信号の複数の入射角に対応する位置を有する。ＷＡＢは、ＳＤＬの背面に隣接して配置され、ＷＡＢはＳＤＬの背面と信号通信し、ＷＡＢは複数の集束ＲＦ信号を受信するように構成されている。ＳＡＭは、ＷＡＢと信号通信し、ＳＡＡによって生成された放射パターンのビームを電子的に操作し当該ビームを電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えるように構成されている。ＲＡＣはＳＡＭと信号通信し、複数の集束ＲＦ信号から受信ＲＦ信号を生成するように構成されている。
ＳＡＡは、ＳＡＡと信号通信するＲＦモデムであって、ＲＦ信号を受信し、受信ＲＦ信号を復調して受信したベースバンド信号を生成するように構成されている、ＲＦモデムと、ＳＡＡ及びＲＦモデムと信号通信するコントローラと、を含むユーザ端末の一部であってよい。コントローラは、ＲＦモデム及びＳＡＭを制御し、ビームを電子的に操作するように構成されている。
作動の一例では、ＳＡＡが、複数の入射ＲＦ信号をＳＤＬの前面で受信すること、及び、受信した複数の入射ＲＦ信号を集束させて、ＳＤＬの背面にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成することを含む、方法を実施する。複数の焦点は、ＳＤＬの背面に沿った、複数の入射ＲＦ信号の複数の入射角に対応する位置を有する。方法は、ＳＤＬの背面に隣接して配置されたＷＡＢにおいて、複数の集束ＲＦ信号を受信すること、ＳＡＡによって生成された放射パターンのビームを電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えること、及び、ＲＡＣを用いて、切り替えられた複数の集束ＲＦ信号を合成し、受信ＲＦ信号を生成することを更に含む。更に、ＳＡＡは、ＳＤＬに進入する入射ＲＦ信号を受信することと、ＲＡＣに注入される入力ＲＦ信号を送信することとの両方が可能な双方向装置である。受信モードで、モデムは、ＳＡＡ受信ＲＦ信号を復調してベースバンド信号を生成し得る。送信モードで、モデムは、ＳＡＡを通じた送信のため、ＲＦ搬送波を変調し得る。送信及び受信モードの両モードで、コントローラは、ＳＡＡビームを所望の位置へステアするように構成され得る。
本開示で、ＳＡＡは、ＵＡＶシステムもしくは低軌道（「ＬＥＯ」）通信もしくは対地同期軌道衛星、又は、ＵＡＶもしくは衛星へのダイレクト通信経路を介した使用に必要な、低コスト、広いスキャン角度、速い走査レート、低いリポインティング時間、低サイドローブレベル、低動作電力、及び広帯域幅を満足する。アンテナシステムはまた、通信システム、航空機（ＵＡＶを含む）、ビークル、ミサイルシステム、及びその他の多くのビームフォーミング用途に使用され得る。更に、ＳＡＡは、付加製造及び／又は除去加工による大量生産製造技術を用いて低コストで製造され得る。
図１では、本開示による、ＬＥＯ又は対地同期軌道衛星１０２（本書では「衛星１０２」という）又はＵＡＶ１０１と、信号経路１０４又は１０５を介して信号通信する、ユーザ端末１００（ＵＡＶ制御及びデータシステム、又は衛星端末であり得る）の実装例のシステムブロック図が示されている。この実施例では、ユーザ端末１００が地球１０６の表面上にあるように示されているが、ユーザ端末１００が、通信システム、ビークル、航空機（ＵＡＶ１０１を含む）、又はミサイルシステムの部分である通信端末（非衛星通信装置を含む）であってもよいことが当業者に理解される。この実施例で、ユーザ端末１００は、ＵＡＶ１０１と（信号経路１０５を介して）、或いは、衛星１０２（信号経路１０４を介して）と信号通信する。衛星１０２は、軌道１１０に沿った方向１０８にユーザ端末１００の視野（ｈｏｒｉｚｏｎ）１１２にわたり進んでおり、ＵＡＶ１０１は方向１０９に視野１１２にわたり進んでいる。衛星１０２が静止衛星（静止軌道を有する特殊なタイプの対地同期軌道衛星）である場合には、地球１０６の表面に対して静止しているであろうから、軌道１１０に沿って動かないであろうことが当業者には理解される。ユーザ端末１００が信号経路１０５を介して直接ＵＡＶ１０１と信号通信するかわりに、ユーザ端末１００が代替的に、衛星１０２への信号経路１０４、衛星１０２、衛星１０２からＵＡＶ１０１への信号経路１１３を含む合成された信号経路を介して、ＵＡＶ１０１と信号通信してもよいことも理解される。この実施例で、信号経路１０５に沿ったＵＡＶ１０１との、或いは、信号経路１０４に沿った衛星１０２との何れかの通信をも維持するために、ユーザ端末１００は、視野１１２にわたりステア可能１１６なビーム１１４を有するアンテナ放射パターンを生成できる装置、コンポーネント、回路などを含む。従って、ユーザ端末１００は、ＳＡＡ１１８、及び、ＳＡＡ１１８と信号通信する通信モデム１２０を含む。この実施例で、ビーム１１４は、ＳＡＡ１１８によって生成されたアンテナ放射パターンのビームであり、複数のサイドローブ１２２も含む。
図２で、本開示によるユーザ端末１００（図１に示す）の実装例のシステムブロック図を示す。この実施例で、通信モデム１２０は、高周波（「ＲＦ」）モデム２００、コントローラ２０２、及び電源２０４を含み得る。コントローラ２０２は、信号経路２０６及び２０８のそれぞれを介して、ＲＦモデム２００及び電源２０４の双方と信号通信し得る。電源２０４は、信号経路２１０を介してＲＦモデム２００とも信号通信する。ＲＦモデム２００は、信号経路２１２及び２１４を介してＳＡＡ１１８とも信号通信し、コントローラ２０２及び電源２０４は、信号経路２０６及び２１６のそれぞれを介してＳＡＡ１１８とも信号通信する。
ＳＡＡ１１８は、略球形誘電体レンズ（「ＳＤＬ」）２１８、導波管開口ブロック（「ＷＡＢ」）２２０、スイッチ開口マトリクス（「ＳＡＭ」）２２２、及び放射状合波器（「ＲＡＣ」）２２４を含む。ＳＤＬ２１８は、前面２２６及び背面２２８を含む。この実施例で、ＳＤＬ２１８は、複数の入射ＲＦ信号２３０を受信して集束させ、ＳＤＬ２１８の背面２２８にほぼ沿った複数の焦点（図示せず）で複数の集束ＲＦ信号を作成するように構成されている。複数の焦点は、ＳＤＬ２２８の背面２２８に沿った、複数の入射ＲＦ信号２３０の複数の入射角q２３２に対応する位置を有する。この実施例で、ＳＡＭ２２２は、信号経路２０６及び２１６のそれぞれを介してコントローラ２０２及び電源２０４と信号通信する。更に、ＲＡＣ２２４は、第１の及び第２の導波管入出力（「ＩＯ」）ポート２３４及び２３６を含み、第１の及び第２の導波管ＩＯポート２３４及び２３６の双方は、ＳＡＡ１１８が（複数の入射ＲＦ信号２３０のうちの）入射ＲＦ信号を受信している際には「出力」ポートである（即ち、それらが出力信号を生成する）ように構成され、ＳＡＡ１１８が送信ＲＦ信号を送信している際には、第１の及び第２の導波管ＩＯポート２３４及び２３６がＲＦモデム２００から入力ＲＦ信号を受信する「入力」ポートである（即ち、それらが入力信号を受信する）ように構成されている。
この実施例で、ＳＤＬ２１８は、略球形又は偏球であり、ＳＡＡ１１８の動作ＲＦ周波数の約０．０１波長未満である真球度変動を有する形状を有する。ＳＡＡ１１８の動作周波数は、例えば、およそＫバンドからＷバンドの間（即ち、約１８ＧＨｚから１１０ＧＨｚ）の範囲にあり得る。より低い周波数が用いられてもよいが、その結果ＳＤＬ２１８の直径がより大きくなるであろうことが当業者には理解される。Ｋバンドの場合、ＳＤＬ２１８は、ＳＡＡ１１８の設計された動作周波数に基づいてスケーラブルな、例えば約１５２．４ｍｍの直径を有し得る。更に、約０．００１未満の誘電正接を提供するために、ＳＤＬは、一定であるか或いは約２及び５の間で変化する誘電率を有し得る。誘電率は、物質の誘電率と自由空間の誘電率との比であり、誘電率が増大すると電束密度が増大するよう物質が電束を集中させる程度を表すことが当業者には理解される。
更に、ＳＤＬ２１８は、ＳＤＬ２１８の中心（図６に６０４として示す）から径方向外側に屈折率が減少する勾配を有し得る。従って、ＳＤＬは例えばルネベルグレンズであり得る。ルネベルグレンズは、一般的に中心から径方向外側に屈折率が減少する勾配を有する球形レンズであって、その集束特性は無限数の屈折率ソリューションを通じて達成され得る。
一般に、ＳＤＬ２１８は、例えば、熱硬化性プラスチック、ポリカーボネート、架橋ポリスチレンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）を含む材料で構成され得る。従って、例示的に、材料は、ＲＥＸＯＬＩＴＥ（登録商標）及びテフロン（登録商標）を含む。ＲＥＸＯＬＩＴＥ（登録商標）１４２２はフィラデルフィア州フィラデルフィアのＣ−Ｌｅｃ Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．で製造されており、カリフォルニア州ナショナルシティのＳａｎ Ｄｉｅｇｏ Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．又はその他から誘電体レンズとして入手可能である。テフロン（登録商標）はデラウェア州ウィルミントンのＴｈｅ Ｃｈｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能であり、ロードアイランド州ブリストルのＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃその他から誘電体レンズとして入手可能である。この実施例で、ＳＤＬ２１８は、射出成型又はその他のプロセス（例えば、３−Ｄ印刷又は付加製造）で形成されていてよい。この実施例で、ＳＡＡ１１８は、任意選択的に、ＳＤＬ２１８の前面２２６に隣接して設けられたレードーム（図８に８００として示す）を含み得る。
ＷＡＢ２２０について、ＷＡＢ２２０は、ＳＤＬ２１８の背面２２８に隣接して配置された凹状の内面２３８と、凹状の内面２３８に沿ったコンフォーマル開口アレイアンテナ（「ＣＡＡ」）（図３Ａ及び３Ｂに３０４として示す）と、を含む、装置、コンポーネント、又はモジュールである。この実施例で、ＣＡＡ３０４は、ＳＤＬ２１８の背面２２８と信号通信し、複数の開口要素（図３Ａ及び３Ｂに３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）として示す）を含む。この実施例で、ＳＤＬ２１８の背面２２８と凹状の内面２３８との間の空間を最小限とするよう、ＳＤＬ２１８の背面２２８は、理想的には凹状の内面２３８と同一平面上にある。背面２２８と凹状の内面２３８との間に空間が存在すると、インピーダンス不整合が生じ、背面２２８と凹状の内面２３８との間のＲＦ反射という結果を生じ得るからである。このインピーダンス不整合は結果として損失となり得、ＳＡＡ１１８の放射パターンのサイドローブ１２２を増大させ、ＳＡＡ１１８のゲインと指向性が低減することとなり得る。しかしながら、ＳＤＬ２１８に使用する幾つかの材料によっては、代替的に、背面２２８と凹状の内面２３８とＳＤＬ２１８との間に、ＳＤＬ２１８及び凹状の内面２３８に正確にマッチする小さな空間を含んで設計するという状況もあり得ると解される。
この実施例で、ＷＡＢ２２０は、ＣＡＡ３０４と信号通信する複数の導波管（図３Ｂに３１２として示す）を含む。複数の導波管の各導波管（図３Ｂに３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）として示す）は、ＣＡＡ３０４と信号通信する導波管開口（開口要素として、図３Ａ及び３Ｂに３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）として示す）を含む。複数の導波管の各導波管の各導波管開口は、ＣＡＡ３０４の複数の開口要素の開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）に対応する。例として、ＷＡＢは金属又は金属化プラスチックで構成されている。
ＳＡＭ２２２は、複数の選択的に作動するスイッチ（図１０に１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）として示す）を含む、装置、コンポーネント、回路、又はモジュールである。複数の選択的に作動するスイッチのうちの選択的に作動するスイッチの各々は、ＷＡＢ２２０の複数の導波管（図３Ｂに３１２として示す）のうちの対応する導波管及びＲＡＣ２２４と信号通信する。この実施例で、ＳＡＡ１１８が受信モードで作動している場合には、選択的に作動するスイッチの各々が、対応する導波管出力ポートからＲＡＣ２２４への導波管出力信号を伝導或いは遮断するように構成されている。かわって、ＳＡＡ１１８が送信モードで作動している場合には、選択的に作動するスイッチの各々が、ＲＡＣ２２４から対応する各導波管入力ポートへの入力ＲＦ信号を伝導或いは遮断するように構成されている。この実施例で、ＳＡＡ１１８が受信モードにあり導波管ポートが受信した入射ＲＦ信号２３０に対応する出力ＲＦ信号を生成している場合には、これらの導波管ポートが、「導波管出力ポート」と称されることが当業者には理解される。代替的に、ＳＡＡ１１８が送信モードにあり、導波管ポートが対応する入力ＲＦ信号をＲＡＣ２２４から受信している場合には、同じ導波管ポートが、「導波管入力ポート」と称される。この実施例で、選択的に作動するスイッチの各々は、例えば、ＰＩＮダイオード、ラッチングフェライトスイッチ、液晶バルブ（「ＬＣＶ」）、同軸導波管スイッチ、プラズマスイッチ、及びＲＦアイソレータであり得るスイッチング装置（図示せず）を含む。
ＲＡＣ２２４は、受信モードで、ＳＡＭ２２２からの切り替えられた出力（図示せず）を受信し、それらを合成し、ＩＯポート２３４及び２３６にルーティングするように構成された、装置、コンポーネント、回路、又はモジュールである。例として、ＲＡＣ２２４は、導波管、同軸伝送線路、又はソリッドステート技術（例えば、ストリップライン又はマイクロストリップ）を用いた、放射状の電力合成・分配器であり得る。送信モードで、ＲＡＣ２２４は、入力ＲＦ信号（図示せず）を受信し、ＳＡＭ２２２の、より選択的に作動するスイッチの１つにルーティングする。この実施例では、信号経路２１２及び２１４のそれぞれを介してＲＦモデム２００へ或いはＲＦモデム２００からルーティングされる偏波されたＲＦ信号を生成するか或いは受信する、２つのＩＯポート２３４及び２３６が示されている。例えば、受信モードではＲＡＣ２２４からＲＦモデム２００へとパスされる第１の偏波出力信号２４０を生成し、送信モードではＲＦモデム２００からＲＡＣ２２４へ第１の偏波入力信号２４２を受信する、第１のＩＯポート２３４が示されている。同様に、受信モードでＲＡＣ２２４からＲＦモデム２００へとパスされる第２の偏波出力信号２４４を生成し、送信モードではＲＦモデム２００からＲＡＣ２２４への第２の偏波入力信号２４６を受信する、第２のＩＯポート２３６が示されている。この実施例で、第１の偏波は左旋円偏波（「ＬＨＣＰ」）であり得、第２の偏波は右旋円偏波（「ＲＨＣＰ」）であり得る。２つのＩＯポート２３４及び２３６が、例えばセプタムポーラライザなどの偏波器を有した単一の導波管ＩＯポートを含み得ることが当業者には理解される。
この実施例で、ＲＦモデム２００は、第１の偏波出力信号２４０又は第２の偏波出力信号２４４の何れかを受信し、次いで、どちらか一方を復調して、信号経路２０６を介してコントローラ２０２へとパスされる、受信されたベースバンド信号２４８を生成するように構成された、装置、コンポーネント、回路、又はモジュールである。次いで、コントローラ２０２は、ベースバンド信号２４８を受信し、コントローラ２０２からユーザ端末１００の他の装置、コンポーネント、回路、又はモジュールへと出力されるデータ２５０を生成し得る。データ２５０はまた、例えばイーサネット接続などの接続を介して、ユーザ端末１００と信号通信する他の外部装置へとルーティングされ得る。この実施例で、ＲＦモデム２００はまた、コントローラ２０２から入力ベースバンド信号２５２を受信し、次いで、入力ベースバンド信号２５２を変調して、ＩＯポート２３４及び２３６のそれぞれへとルーティングされる、第２の偏波出力信号２４４又は第２の偏波入力信号２４６の何れかを生成するように構成されている。
コントローラ２０２は、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）、特定用途集積回路（「ＡＳＩＣ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）又はそれらの均等物を含む、装置、コンポーネント、回路、又はモジュールである。コントローラ２０２は、ＲＦモデム２００及びＳＡＭ２２２からパスされ受信される制御ロジック信号２５４を生成する。制御ロジック信号２５４は、ＳＡＡ１１８を通じて、入力ＲＦ信号（例えば、第１の偏波出力信号２４０又は第２の偏波出力信号２４４など）を選択的に受信し復調するか、或いは、ＲＦ信号（例えば、第２の偏波入力信号２４２又は第２の偏波入力信号２４６など）を選択的に変調し送信するために、同期した制御信号をＳＡＭ２２２及びＲＦモデム２００の両方に提供する。この実施例で、ＳＡＭ２２２内で、選択的に作動するスイッチを制御ロジック信号２５４によって制御することにより、コントローラ２０２は、ＳＡＭ２２２でビーム１１４を電子的に操作するように構成されている。
電源２０４は、外部電力２５６を受け取り、信号経路２１６、２０８、及び２１０のそれぞれを介して、ＳＡＭ２２２、コントローラ２０２、及びＲＦモデム２００に適切な電力信号を生成するように構成された、装置、コンポーネント、回路、又はモジュールである。ＳＡＡ１１８は、コントローラ２０２からの制御信号（図１２に１２０４として示す）に基づいて、ＷＡＢ２２０及びＳＤＬ２１８を選択的に回転させるように構成されたステッピングモータ（図１２に１２００として示す）も含み得る。
ユーザ端末１００、ＳＡＡ１１８、及び通信モデム１２０に関連付けられた回路、コンポーネント、モジュール、及び／又は装置は互いに信号通信するとされている。信号通信は、回路、コンポーネント、モジュール、及び／又は装置間での任意の種類の通信及び／又は接続をさし、これにより、回路、コンポーネント、モジュール、及び／又は装置が別の回路、コンポーネント、モジュール、及び／又は装置と信号及び／又は情報を送受信することが可能になることが、当業者には理解されよう。通信及び／又は接続は、１つの回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置から別の回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置へ信号及び／又は情報を送ることを可能にする回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置間での任意の信号経路に沿ったものであってよく、これには無線又は有線信号経路が含まれる。信号経路は例えば、導線、電磁導波、ケーブル、取り付けられた及び／又は電磁的に又は機械的に連結された端子、半導体又は誘電材料又は装置、あるいは他の同様の物理的接続又は連結等の物理的なものであってよい。加えて、信号経路は、直接的な電磁接続を通さない様々なデジタル形式で、１つの回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置から別の回路、構成要素、モジュール、及び／又は装置へデジタル構成要素を通じて通信情報が送られる、自由空間（電磁伝搬の場合）又は情報経路等の非物理的なものであってよい。
作動の一例では、ＳＡＡ１１８が、ＳＤＬ２１８の前面２２６で複数の入射ＲＦ信号２３０を受信し、受信した複数の入射ＲＦ信号２３０を集束させて、ＳＤＬ２１８の背面２２８にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成することを含む、方法を実施する。複数の焦点は、ＳＤＬ２１８の背面２２８に沿った、複数の入射ＲＦ信号２３０の複数の入射角２３２に対応する位置を有する。方法はまた、ＳＤＬ２１８の背面２２８に隣接して配置されたＷＡＢ２２０において、複数の集束ＲＦ信号を受信し、ＳＡＡ１１８によって生成された放射パターンのビーム１１４を電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えることを含む。更に、方法は、ＲＡＣ２２４を用いて、切り替えられた複数の集束ＲＦ信号（図示せず）を合成し、受信ＲＦ信号（即ち、ＬＨＣＰ２４０及びＲＨＣＰ２４４）を生成することを含む。この実施例で、切り替えは、対応する複数の導波管出力ポートからＷＡＢ２２０からの、ＲＡＣ２２４への複数の出力信号を、伝導或いは遮断することを含む。方法は、コントローラ２０２からの制御信号１２０４に基づいて、ステッピングモータ１２００によりＷＡＢ２２０及びＳＤＬ２１８を回転させることを含み得る。
図３Ａは、本開示によるＷＡＢ２２０の切断部分の実装例の上面図を示す。この実施例で、ＷＡＢ２２０は、凹状の内面２３８、ＷＡＢ２２０の外側面３００、及び、凹状の内面２３８と外側面３００との間のリップ３０２を含む。リップ３０２は、ＳＤＬ２１８の取付フランジ（図示せず）を許容するのに十分な幅である厚さを有し得る。取付フランジ（図示せず）を用いる場合、リップ３０２は、リップ３０２に取付フランジ（図示せず）を取付ける、並んだ複数のダウンピン孔（図示せず）及びねじ孔（図示せず）を含み得る。この実施例で、凹状の内面２３８はＣＡＡ３０４を含む。ＣＡＡ３０４は複数の開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）を含む。この実施例で、各開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）は、導波管開口（即ち、導波管への或いは導波管からのＲＦ信号の受信又は送信を可能にする、導波管の開口）である。一般に、ＣＡＡ３０４は固体金属及び／又は金属化プラスチックの何れかで形成された「ボウル」形状である。これは、選択された到来方向（即ち、複数の入射角２３２）内でのＲＦ信号の送信及び受信が同時に可能な双方向装置であり、ＲＦの挿入及び偏波損失を最小限に抑える。
図３Ｂを参照すると、本開示によるＷＡＢ２２０の切断部分３０８の側部断面図が示されている。具体的には、図３Ｂは、切り取り面Ａ−Ａ’３１０に沿ったＷＡＢ２２０の切断部分３０８のＷＡＢ２２０の内部を見る断面図である。先に述べたように、ＷＡＢ２２０は、ＣＡＡ３０４と信号通信する複数の導波管３１２を含む。複数の導波管３１２の各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）は、ＣＡＡ３０４と信号通信する導波管開口（この例では開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）に対応する）を含む。この実施例で、複数の導波管３１２の各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）の各導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）は、ＣＡＡ３０４の複数の開口要素の開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）に対応することが当業者には理解される。各導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）は定義上、放射要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）であるからである。この実施例で、ＷＡＢ２２０及び各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）は、金属又は金属化プラスチックで構成され得る。
先に述べたように、この実施例では、ＳＤＬ２１８の背面２２８と凹状の内面２３８との間の空間を最小限に抑えるよう、ＳＤＬ２１８の背面２２８は理想的には凹状の内面２３８と同一平面上にある。背面２２８と凹状の内面２３８との間に空間が存在すると、インピーダンス不整合が生じ、結果として背面２２８と凹状の内面２３８との間のＲＦ反射となり得るからである。背面２２８と凹状の内面２３８との間の空間は、ＳＤＬ２１８の背面２２８における誘電体材料と各導波管開口の開口との間の（２５℃で約１．０００５９の誘電率を有する）誘電体層として作用し、動作周波数内のＲＦ信号波長に基づいて、間隔層において（ＳＤＬ２１８及び／又は３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）内へと戻る）反射を生じさせ得ると解される。更に、動作周波数内のＲＦ信号波長に基づいて、間隔層は、ＳＤＬ２１８の背面２２８及び凹状の内面２３８の双方の表面に沿った電力散逸を引き起こし、電力損失及び別々の導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）間の潜在的なクロストークを生じさせ得る。これらの効果は、インピーダンス不整合を生じさせ結果として損失となり、ＳＡＡ１１８の放射パターンのサイドローブ１２２を増大させてＳＡＡ１１８のゲイン及び指向性が低減し得る。
この実施例で、ＣＡＡ３０４の各開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）は楕円形の開口であってよく、これに対応して、複数の導波管３１２の各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）の各導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）が楕円形の開口である。代替的に、各開口要素が矩形であってもよいが、楕円形に偏波された入射ＲＦ信号２３０、或いは送信ＲＦ信号２３０の場合、結果としてＳＤＬ２１８の焦点の形状は楕円形であるか或いは円形となる傾向がある。楕円形の偏波を用いるほとんどの通信システムが実際にＬＨＣＰ又はＲＨＣＰの何れかを使用するので、開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）、及び対応する導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）は円形であり得る。更に、生産工程の簡略化のため、円形開口要素の各々３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）は、３次元印刷されるか或いは凹状の内面２３８からドリルアウトされ得る。この実施例で、円形の導波管開口が、ドミナント横方向電磁界モードすなわちＴＥ１１モードで作動し得ることが当業者には理解される。
この実施例で、複数の導波管３１２の導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）のすべてが、第１のポート及び第２のポートを含む。第１のポートの各々は各導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）に対応し、第２のポートはＳＡＭ２２２と信号通信するＩＯポート３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７）に対応する。
円形の開口要素３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）の場合、各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）は、ＷＡＢ２２０、ＳＡＭ２２２、及びＲＡＣ２２４の設計に基づいて、部分的に又は完全に円形導波管（即ち、円形）の何れかである必要があろう。この実施例で、複数の導波管３１２は、そのうちの一部または全部である３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）を含む。複数の導波管のうちの一部または全部の各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）は、導波管長（図９に９００として示す）、導波管方向移行部（図９に屈曲部９０４として示す）、及び任意選択的に、円形開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）から矩形導波管への導波管移行部（図９に円形から矩形への移行部９０６として示す）を含む。この実施例で、導波管開口３０６（４）を有する中間導波管３１４（４）は、導波管長、及び任意選択的に、円形開口３０６（４）から矩形導波管への導波管移行部を含むが、この実施例では直線状の導波管として示しているので導波管方向移行部は不要である。
この実施例で、ＳＡＭ２２２及びＲＡＣ２２４は、ＴＥ１０モードであるドミナント横方向電磁界モードを有する矩形導波管で作動し得る。円形導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）から矩形導波管へ、或いはその逆に、ＲＦ信号をパスするために、各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）は、円形から矩形への導波管移行部（一般にモード移行部として知られている）を必要とする。これらは当業者には周知である。
更に、この実施例で、各導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）は、ＳＤＬ２１８の中心６０４と位置合わせされ、各導波管ＩＯポート３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７）は、ＷＡＢ２２０がＳＡＭ２２２に接続されるアライメント平面３１８に沿って、他の導波管出力ポート３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７）と位置合わせされる。更に、各ＩＯポート３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７）はＳＡＭ２２２と信号通信する。
この実施例で、複数の導波管３１２の一部または全部の各導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）は、各導波管開口３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７）がＳＤＬ２１８の中心６０４と位置合わせされ（即ち、向けられ）且つＩＯポート３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７）がアライメント平面３１８に位置合わせされるように、導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）を屈曲する（即ち、方向を変化させる）方向移行部を有する。例として、屈曲部は、矩形導波管にはＨ屈曲部（即ち、磁場を歪ませる屈曲部）もしくはＥ屈曲部（即ち、電場を歪ませる屈曲部）の何れか、又は、円形導波管にはＥ屈曲部であり得る。
代替的な実装例としては、複数の導波管３１２が、導波管、同軸伝送線路、ソリッドステート導波管、導波管とソリッドステート導波管とのハイブリッド伝送線路、同軸と導波管とのハイブリッド伝送線路、同軸とソリッドステート導波管とのハイブリッド伝送線路、又は、動作周波数でＲＦ信号を送信できる任意の他の組み合わせを含む、様々な種類の伝送線路を含み得る。本開示で、ソリッドステート導波管は、マイクロストリップ又はストリップライン回路を含む。ソリッドステート導波管の場合、導波管開口は、プリント基板（「ＰＣＢ」）へのマイクロストリップ技術を用いて製造したマイクロストリップアンテナを用いて実装され得る。例として、マイクロストリップアンテナがパッチアンテナとして実装されてもよい。
この実施例では、ＣＡＡ３０４及び導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）の７つの（７）開口要素のみが示されている。これは図示を簡易にするためであり、ＣＡＡＡ３０４が、ＣＡＡ３０４の凹状の内面２３８全体に沿って共形に分布し得る更に多数の放射要素を含んでもよいことは当業者には理解されよう。同様に、複数の導波管３１２は、更に多数の導波管をＷＡＢ２２０内に３次元的に含み得る。各導波管はＣＡＡ３０４の各放射要素に対応する。
図４を参照すると、本開示によるＣＡＡ３０４の実装例の斜視図が示されている。ＣＡＡ３０４が図示のため７つの開口要素を有して示されている一方で、この実施例ではＣＡＡ３０４が８５の開口要素を有しているように示されているということ以外は、この例は図３Ａ及び３Ｂに示すものと同様である。同様に、図５では、本開示によるＣＡＡ３０４の実装の別の例の斜視図が示されている。ＣＡＡ３０４は例えば１，１１２の開口要素を含む。
図６で、本発明によるＳＤＬ２１８の実装例のシステム図が示されている。この実施例で、入射ＲＦ信号２３０は、種々の入射角度２３２からＳＤＬ２１８に到達している複数の個々の入射ＲＦ信号６００（１）、６００（２）、６００（３）、６００（４）、６００（５）、６００（６）、及び６００（７）として示されている。図示の簡易化のため、７つの個々の入射ＲＦ信号のみが示されているが、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入する更に多数の個々の入射ＲＦ信号が存在してもよいと解される。作動の一例では、個々の入射ＲＦ信号６００（１）、６００（２）、６００（３）、６００（４）、６００（５）、６００（６）、及び ６００（７）がＳＤＬ２１８の前面２２６に進入し、次いで、ＳＤＬ２１８の誘電体を通って進み、対応する焦点６０２（１）、６０２（２）、６０２（３）、６０２（４）、６０２（５）、６０２（６）、及び６０２（７）のそれぞれに集束する。この例では図示の簡易化のため、個々の入射ＲＦ信号６００（１）、６００（２）、６００（３）、６００（４）、６００（５）、６００（６）、及び６００（７）がＳＤＬ２１８の中心６０４を通って進み、対応する焦点６０２（１）、６０２（２）、６０２（３）、６０２（４）、６０２（５）、６０２（６）、及び ６０２（７）へと進むように示されている。しかしながら、図示の目的は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入する任意の個々の入射ＲＦ信号６００（１）、６００（２）、６００（３）、６００（４）、６００（５）、６００（６）、及び６００（７）が、ＳＤＬ２１８の背面２２８にほぼ位置し且つ個々の入射ＲＦ信号がＳＤＬ２１８の前面２２６に進入する点の反対側の焦点に集束されるであろうと解される。この実施例で、焦点６０２（１）、６０２（２）、及び６０２（３）は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入点６０６（１）、６０６（２）、及び６０６（４）のそれぞれにおいて進入する個々の入射ＲＦ信号６００（７）、６００（６）、及び６００（５）に、対応し得る。焦点６０２（４）は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入点６０６（４）において進入する個々の入射ＲＦ信号６００（４）に、対応し得る。更に、焦点６０２（５）、６０２（６）、及び６０２（７）は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入点６０６（５）、６０６（６）、及び６０６（７）のそれぞれにおいて進入する、個々の入射ＲＦ信号６００（３）、６００（２）、及び６００（１）に対応し得る。この実施例で、焦点６０２（１）、６０２（２）、６０２（３）、６０２（４）、６０２（５）、６０２（６）、及び６０２（７）は、導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７）のそれぞれに対応する。更に、図示のため、ＳＤＬ２１８の前面２２６は、ＳＤＬ２１８の前半球の表面であるように示されており、ＳＤＬ２１８の背面２２８は、ＳＤＬ２１８の半球の分割平面６０８によって定められた後半球の表面であるように示されている。この手法をとることで、ＳＤＬ２１８がアジマス及びエレベーションの双方において広い走査（約±６０度以上まで）が可能となる。
図７Ａでは、本開示による、第１の角度で入射ＲＦ信号７００を受信するＳＤＬ２１８の実装の別の例のシステム図が示されている。この実施例で、入射ＲＦ信号７００は、入射ＲＦ信号２３０からのＲＦ信号であり、ＳＤＬ２１８は、中心６０４から径方向外側へ減少する屈折率の勾配を有したルネベルグ型レンズである。この実施例で、ＳＤＬ２１８は、表面において１の屈折率を有し、中心６０４において二（２）の平方根（即ち、約１．４１４）に等しい屈折率を有する。
この実施例で、ＳＤＬ２１８の中心６０４からの距離が増大すると、屈折率がしだいに減少する。ＳＤＬ２１８の寸法形状及び屈折特性は入射ＲＦ信号７００を、ＳＤＬ２１８の反対側の位置に、そして焦点６０２（６）においてＳＤＬ２１８を出て、導波管３１４（６）へと進ませる。この実施例で、入射ＲＦ信号７００の入射平面波は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入する複数の並行放射波７０２（１）、７０２（２）、７０２（３）、７０２（４）、７０２（５）、７０２（６）、及び７０２（７）で表され得る。従って、前面２２６に法線において進入する波７０２（１）は、ＳＤＬ２１８の中心６０４をＳＤＬ２１８の中心線に沿って通過し、ＳＤＬ２１８の背面２２８の反対側の焦点６０２（６）において出る。線７０２（２）、７０２（３）、７０２（４）、７０２（５）、７０２（６）、及び７０２（７），で表されるその他の入射並行放射波は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に沿った様々な位置でＳＤＬ２１８に進入し、焦点６０２（６）において同じ出射位置に到達するように、ＳＤＬ２１８の寸法形状及び屈折特性により定められる経路で、ＳＤＬ２１８を通って進む。従って、この実施例で、ＳＤＬ２１８は、入射ＲＦ信号７００からのエネルギーの大部分を焦点６０２（６）に集束させ、それを導波管３１４（６）にパスする。
同様に、図７Ｂでは、本開示による、第２の角度で入射ＲＦ信号７０４を受信する図７ＡのＳＤＬ２１８のシステム図を示す。この実施例で、入射ＲＦ信号７０４の入射平面波は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入する複数の並行放射波７０６（１）、７０６（２）、７０６（３）、７０６（４）、７０６（５）、７０６（６）、及び７０６（７）で表されている。従って、前面２２６に法線において進入する波７０６（１）は、ＳＤＬ２１８の中心６０４をＳＤＬ２１８の中心線に沿って通過し、ＳＤＬ２１８の背面２２８の反対側の焦点６０２（４）において出る。線７０６（２）、７０６（３）、７０６（４）、７０６（５）、７０６（６）、及び７０６（７）で表される他の入射並行放射波は、ＳＤＬ２１８にＳＤＬ２１８の前面２２６に沿った様々な位置で進入し、焦点６０２（４）において同じ出射位置に到達するよう、ＳＤＬ２１８の寸法形状及び屈折特性によって定められる経路で、ＳＤＬ２１８を通って進む。従って、この実施例で、ＳＤＬ２１８は、入射ＲＦ信号７０４からのエネルギーの大部分を焦点６０２（４）に集束させ、それを導波管３１４（４）にパスする。
図７Ｃを参照すると、本開示による、第３の角度で入射ＲＦ信号７０８を受信する、図７Ａ及び７ＢのＳＤＬ２１８のシステム図が示されている。図７Ａ及び７Ｂの例と同様、この実施例では、入射ＲＦ信号７０８の入射平面波が、ＳＤＬ２１８の前面２２６に進入する複数の並行放射波７１０（１）、７１０（２）、７１０（３）、７１０（４）、７１０（５）、７１０（６）、及び７１０（７）で表されている。従って、前面２２６に法線において進入する波７１０（１）は、ＳＤＬ２１８の中心６０４をＳＤＬ２１８の中心線に沿って通過し、ＳＤＬ２１８の背面２２８の反対側の焦点６０２（２）において出る。線７１０（２）、７１０（３）、７１０（４）、７１０（５）、７１０（６）、及び７１０（７）で表される他の入射並行放射波は、ＳＤＬ２１８の前面２２６に沿った様々な位置でＳＤＬ２１８に進入し、焦点６０２（２）において同じ出射位置に到達するように、ＳＤＬ２１８の寸法形状及び屈折特性によって定められる経路で、ＳＤＬ２１８を通って進む。従って、この実施例で、ＳＤＬ２１８は、入射ＲＦ信号７０８からのエネルギーの大部分を焦点６０２（２）に集束させ、それを導波管３１４（２）にパスする。これらの例で、焦点６０２（６）、６０２（４）、及び６０２（２）において送信される信号は、対応する入射ＲＦ信号７００，７０４、及び７０８のそれぞれの集束ＲＦ信号である。
図８は、任意選択的に本開示によるＳＤＬ２１８と共に使用されるレードーム８００の実装例の斜視図である。レードーム８００は、レードーム８００を並べてリップ３０２に或いはＳＤＬ２１８の取付フランジ（図示せず）に取り付けるピン及びねじ孔８０４を介して、ＷＡＢ２２０のリップ３０２に取り付けられ得る、レードームフランジ８０２を含み得る。この実施例で、レードーム８００は、電気的に透過性の材料で構成され、ＳＤＬ２１８に隣接して設けられ、ＳＤＬ２１８の前面２２６を損傷及び／又は環境条件から保護し得る。
図９では、本発明による複数の導波管３１２の導波管の実装例のブロック図が示されている。この実施例で、導波管は導波管３１４（１）であり、導波管長９００を有している。導波管３１４（１）は、ＳＤＬ２１８の中心６０４に位置合わせされる円形開口３０６（１）、円形導波管部分９０２、導波管方向移行部（即ち、屈曲部９０４）、円形開口から矩形導波管への導波管移行部（即ち、円形から矩形への導波管移行部９０６）、矩形導波管９０８、及びＩＯポート３１６（１）を含む。先に述べたように、屈曲部９０４は、矩形導波管には、Ｈ屈曲部（即ち、磁場を歪ませる屈曲部）又はＥ屈曲部（即ち、電場を歪ませる屈曲部）の何れであってもよい。また、導波管３１４（１）は、円形開口３０６（１）及び円形導波管９０２部分を含むので、導波管３１４（１）のこの部分は一般的に、円形導波管にドミナントなモードであるＴＥ１１モードで作動するであろう。円形から矩形への導波管移行部９０６は、導波管３１４（１）の他の部分を、一般的には矩形導波管にドミナントなモードであるＴＥ１０モードで作動し得る矩形導波管９０８へと変化させるであろう。ＩＯポート３１６（１）は導波管３１４（１）をＳＡＭ２２２に連結する。
図１０では、本開示によるＳＡＭ２２２の実装例のブロック図が示されている。先に述べたように、ＳＡＭ２２２は、複数の選択的に作動するスイッチ１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）を含む、装置、コンポーネント、回路、又はモジュールである。複数の選択的に作動するスイッチ１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）のうちの、選択的に作動するスイッチの各々は、ＷＡＢ２２０及びＲＡＣ２２４の複数の導波管３１２のうちの対応する導波管と信号通信する。この実施例では、図示の簡略化のために、選択的に作動するスイッチ１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）が４つのみ示されているが、Ｎ個の選択的に作動するスイッチが存在していてよい。Ｎは、ＷＡＢ２２０の複数の導波管３１２における導波管の数、及び、ＲＡＣ２２４におけるＩＯポート（図示せず）の数に対応する。
この実施例で、ＳＡＡ１１８が受信モードで作動している場合には、選択的に作動するスイッチ１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）の各々は、複数の導波管３１２の対応する導波管ＩＯポート（図３Ｂの例での３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７）など）からＲＡＣ２２４への導波管出力信号１００２を伝導或いは遮断するように構成されている。代わって、ＳＡＡ１１８が送信モードで作動している場合には、選択的に作動するスイッチ１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）の各々が、ＲＡＣ２２４から対応する導波管ＩＯポートの各々への入力ＲＦ信号１００４を伝導或いは遮断するように構成されている。この実施例で、選択的に作動するスイッチ１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）は導波管スイッチであり得る。この実施例でも、選択的に作動するスイッチの各々は、例えば、ＰＩＮダイオード、ラッチングフェライトスイッチ、ＬＣＶ、同軸導波管スイッチ、及びＲＦアイソレータであり得るスイッチング装置（図示せず）を含む。
図１１を参照すると、本開示によるＲＡＣ２２４の実装例のブロック図が示されている。先に述べたように、ＲＡＣ２２４は、受信モードで、ＳＡＭ２２２からの切り替えられた出力１１００を受信し、それらを合成しＩＯポート２３４及び２３６へとルーティングするように構成された、装置、コンポーネント、回路、又はモジュールである。例として、ＲＡＣ２２４は、導波管、同軸伝送線路、又はソリッドステート技術（例えば、ストリップライン又はマイクロストリップ）を用いた、放射状の電力合成・分配器であり得る。送信モードで、ＲＡＣ２２４は、入力ＲＦ信号（入力ＲＦ信号２４２又は２４６の何れか）を受信し、それをＳＡＭ２２２の、より選択的に作動するスイッチ１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ）のうちの１つへとルーティングする。この実施例では、信号経路２１２及び２１４のそれぞれを介してＲＦモデム２００へ或いはＲＦモデム２００からルーティングされる偏波されたＲＦ信号を生成するか或いは受信する、２つのＩＯポート２３４及び２３６が示されている。例えば、第１のＩＯポート２３４は、受信モードで、ＲＡＣ２２４からＲＦモデム２００へとパスされる第１の偏波出力信号２４０を生成し、送信モーで、ＲＦモデム２００からＲＡＣ２２４へと第１の偏波入力信号２４２を受信するように示されている。同様に、第２のＩＯポート２３６は、受信モードで、ＲＡＣ２２４からＲＦモデム２００へとパスされる第２の偏波出力信号２４４を生成し、送信モードで、ＲＦモデム２００からＲＡＣ２２４へと第２の偏波入力信号２４６を受信するように示されている。また、この実施例で、第１の偏波はＬＨＣＰであり得、第２の偏波は右旋円偏波ＲＨＣＰであり得る。２つのＩＯポート２３４及び２３６が例えばセプタムポーラライザ１１０２などの偏波器を有する単一の導波管ＩＯポートを含み得ることが、当業者には理解される。
図１２では、本開示によるＷＡＢ２２０及びＳＤＬ２１８と共に用いるステッピングモータ１２００の実装例のシステムブロック図を示す。先に述べたように、ＳＡＡ１１８は、コントローラ２０２からの制御信号１２０４に基づいてＷＡＢ２２０及びＳＤＬ２１８を選択的に回転させるように構成された、ステッピングモータ１２００も含み得る。この実施例で、ステッピングモータ１２００は、ＷＡＢ２２０及び／又はＳＤＬ２１８に動作可能に連結されている。ＳＡＡ１１８にステッピングモータ１２００を含める理由は、特定のトランシーバの、ＳＤＬ２１８とＷＡＢ２２０との組み合わせに対する向きが、不正確であるか或いは正しく位置合わせされていない可能性があるからである。この起こり得る配向の問題を解決すべく、ＷＡＢ２２０及び／又はＳＤＬ２１８にステッピングモータ１２００が機械的に連結１２０６され、ＷＡＢ２２０又はＳＤＬ２１８の何れかを、遠隔点に位置し到来２０６方向及び出射２１８方向に向けられたトランシーバに関して回転させ得る。ＷＡＢ２２０を回転させることにより、固定されたビーム間隔に基づいて、ＷＡＢ２２０の導波管と最適に位置合わせされていない種々のトランシーバが、ＳＤＬ２１８によって取得され得る。
図１３は、本開示によるＳＡＡ１１８によって実施される方法の一実装例を示すフロー図１３００である。方法は、ステップ１３０２で、ＳＤＬ２１８の前面２２６で複数の入射ＲＦ信号２３０を受信すること、及び、ステップ１３０４で、受信した複数の入射ＲＦ信号２３０を集束させて、ＳＤＬ２１８の背面２２８にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成するによって開始される。この実施例で、複数の焦点は、ＳＤＬ２１８の背面２２８に沿った、複数の入射ＲＦ信号２３０の複数の入射角２３２に対応する位置を有する。方法は、ステップ１３０６で、ＳＤＬ２１８の背面２２８に隣接して配置されたＷＡＢ２２０において、複数の集束ＲＦ信号を受信すること、及び、ステップ１３０８で、ＳＡＡ１１８によって生成された放射パターンのビーム１１４を電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えることを更に含む。次いで、方法は、ステップ１３１０で、ＲＡＣ２２４を用いて、切り替えられた複数の集束ＲＦ信号を合成し、受信ＲＦ信号を生成することを含む。次いで、方法は終了する。
本書で提示した開示は、下記の条項を考慮して検討され得る。
条項Ａ
複数の入射角（２３２）で複数の入射ＲＦ信号（２３０）を受信するＳＡＡ（１１８）であって、前面（２２６）と背面（２２８）とを有し、複数の入射ＲＦ信号を受信し集束させて、ＳＤＬの背面にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成するよう作動可能な、略ＳＤＬ（２１８）であって、複数の焦点はＳＤＬの背面に沿った複数の入射ＲＦ信号の複数の入射角に対応する位置を有する、略ＳＤＬ（２１８）、ＳＤＬの背面に隣接して配置され、ＳＤＬの背面と信号通信し、複数の集束ＲＦ信号を受信するよう作動可能な、ＷＡＢ（２２０）、ＷＡＢと信号通信し、ＳＡＡによって生成された放射パターンのビーム（１１４）を電子的に操作するよう作動可能であり、ビームを電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えるよう作動可能な、ＳＡＭ（２２２）、及び、ＳＡＭと信号通信し、前記複数の集束ＲＦ信号から受信ＲＦ信号を生成するよう作動可能な、ＲＡＣ（２２４）、を含む、ＳＡＡ（１１８）。
条項Ｂ
ＳＤＬがほぼ球或いは偏球の形状を有する、条項Ａの例。
条項Ｃ
ＳＤＬが、ＳＡＡの動作ＲＦ周波数の約０．０１波長未満の真球度変動を有する、条項Ａの例。
条項Ｄ
ＳＤＬが約１５２．４ｍｍの直径を有する、条項Ｃの例。
条項Ｅ
ＳＤＬが約２から５の誘電率を有する、条項Ａの例。
条項Ｆ
ＳＤＬが、ＳＤＬの中心から径方向外側へ勾配減少する屈折率を有する、条項Ｅの例。
条項Ｇ
ＳＤＬがルネベルグレンズである、条項Ｆの例。
条項Ｈ
ＳＤＬが、熱硬化性プラスチック、ポリカーボネート、架橋ポリスチレンコポリマー、及び ＰＴＦＥからなる群から選択された材料からなる、条項Ｂの例。
条項Ｉ
ＷＡＢ（２２０）が、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）に隣接して配置された凹状の内面（２３８）、及び、凹状の内面（２３８）に沿ったＣＡＡ（３０４）を含み、前記ＣＡＡ（３０４）がＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）と信号通信し、ＣＡＡ（３０４）が複数の開口要素（３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７））を含む、条項Ｂの例。
条項Ｊ
ＷＡＢ（２２０）が、ＣＡＡ（３０４）と信号通信する複数の導波管（３１２）を含み、複数の導波管（３１２）の各導波管（３１４（１）−３１４（７））が、ＣＡＡ（３０４）と信号通信する導波管開口を含み、複数の導波管（３１２）の各導波管（３１４（１）−３１４（７））の各導波管開口が、ＣＡＡ（３０４）の複数の開口要素の開口要素（３０６（１）−３０６（７））に対応する、条項Ｉの例。
条項Ｋ
ＣＡＡの各開口要素が楕円形の開口であり、複数の導波管の各導波管の各導波管開口が、対応した楕円形の開口である、条項Ｊの例。
条項Ｌ
ＣＡＡの各楕円形の開口要素が円形開口であり、複数の導波管の各導波管の各楕円形の開口が、対応した円形の開口である、条項Ｋの例。
条項Ｍ
複数の導波管（３１２）が複数の導波管のうちの一部または全部を含み、複数の導波管のうちの一部または全部の各導波管が、導波管長（９００）、導波管方向移行部（９０４）、及び、円形開口から矩形導波管への導波管移行部（９０６）を含む、条項Ｌの例。
条項Ｎ
ＷＡＢが金属又は金属化プラスチックで構成されている、条項Ｍの例。
条項Ｏ
ＳＤＬが中心（６０４）を有し、複数の導波管（３１２）の各導波管（３１４（１）−３１４（７））が導波管ＩＯポート（３１６（１）−３１６（７））も含み、各導波管開口がＳＤＬの中心と位置合わせされており、各導波管ＩＯポートが他の導波管ＩＯポートと位置合わせされており、各導波管ＩＯポートがＳＡＭと信号通信する、条項Ｍの例。
条項Ｐ
各導波管がソリッドステート導波管である、条項Ｏの例。
条項Ｑ
各導波管開口がパッチアンテナである、条項Ｐの例。
条項Ｒ
ＳＡＭが、複数の選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））を含み、複数の選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））の選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））の各々が、ＷＡＢ（２２０）の複数の導波管（３１２）のうちの対応する導波管（３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７））並びにＲＡＣ（２２４）と信号通信し、選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））の各々が、対応する導波管ＩＯポート（３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７））からＲＡＣ（２２４）への、導波管３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７））出力信号を伝導或いは遮断するように構成されている、条項Ｏの例。
条項Ｓ
選択的に作動するスイッチの各々が、ＰＩＮダイオード、ラッチングフェライトスイッチ、ＬＣＶ、同軸導波管スイッチ、及び、ＲＦアイソレータからなる群から選択されるスイッチング装置を含む、条項Ｒの例。
条項Ｔ
ＷＡＢ（２２０）と動作可能に連結されて、コントローラ（２０２）からの制御信号に基づいてＷＡＢ及びＳＤＬを選択的に回転させるように構成された、ステッピングモータ（１２００）を更に含む、条項Ｓの例。
条項Ｕ
ＲＡＣが各導波管出力ポートと信号通信する放射状合波器であり、ＲＡＣが、ＬＨＣＰ又はＲＨＣＰの何れかを用いて受信ＲＦ信号を生成するように構成されている、条項Ｔの例。
条項Ｖ
ＳＡＡが双方向装置であり、ＳＤＬがＲＡＣにおいて受信入力ＲＦ信号から送信ＲＦ信号を生成し、送信ＲＦ信号が放射パターンの送信ビームを有し、ＳＡＭが、送信されたビームを電子的に操作するように構成されている、条項Ａの例。
条項Ｗ
ＳＤＬ（２１８）の前面（２２６）に隣接して設けられたレードーム（８００）を更に含む、条項Ａの例。
条項Ｘ
複数の入射角（２３２）で複数の入射ＲＦ信号（２３０）を受信し、前面（２２６）と背面（２２８）とを有する略ＳＤＬ（２１８）を含む、ＳＡＡ（１１８）であって、ＳＤＬ（２１８）が、複数の入射ＲＦ信号（２３０）を受信し集束させて、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成するように構成されており、複数の焦点が、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）に沿った、複数の入射ＲＦ信号（２３０）の複数の入射角（２３２）に対応する位置を有する、ＳＡＡ（１１８）、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）に隣接して配置されたＷＡＢ（２２０）であって、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）と信号通信し、複数の集束ＲＦ信号を受信するように構成されている、ＷＡＢ（２２０）、ＷＡＢ（２２０）と信号通信するＳＡＭ（２２２）であって、ＳＡＡ（１１８）によって生成された放射パターンのビーム（１１４）を電子的に操作するように構成されており、ビーム（１１４）を電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えるように構成されている、ＳＡＭ（２２２）、及び、ＳＡＭ（２２２）と信号通信するＲＡＣ（２２４）であって、複数の集束ＲＦ信号から受信ＲＦ信号を生成するように構成されている、ＲＡＣ（２２４）、ＳＡＡ（１１８）と信号通信するＲＦモデム（２００）であって、ＲＦ信号を受信し、受信ＲＦ信号を復調して受信されたベースバンド信号（２４８）を生成するように構成されている、ＲＦモデム（２００）、並びに、ＳＡＡ（１１８）及びＲＦモデム（２００）と信号通信するコントローラ（２０２）であって、ＲＦモデム（２００）及びＳＡＭ（２２２）を制御してビーム（１１４）を電子的に操作するように構成されている、コントローラ（２０２）、を含む、ユーザ端末（１００）。
条項Ｙ
ＳＡＡ（１１８）を用いて複数の入射角で複数の入射ＲＦ信号（２３０）を受信する方法であって、略ＳＤＬ（２１８）の前面（２２６）で、複数の入射ＲＦ信号（２３０）を受信（１３０２）し、受信した複数の入射ＲＦ信号（２３０）を集束（１３０４）して、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成すること、複数の焦点が、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）に沿った、複数の入射ＲＦ信号（２３０）の複数の入射角（２３２）に対応する位置を有すること、複数の集束ＲＦ信号を受信すること（１３０６）、ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）に隣接して配置されたＷＡＢ（２２０）において、ＳＡＡ（１１８）によって生成された放射パターンのビーム（１１４）を電子的に操作することに基づいて、複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えること（１３０８）、及び、ＲＡＣ（２２４）を用いて、切り替えられた複数の集束ＲＦ信号を合成して、受信ＲＦ信号を生成すること（１３１０）、を含む、方法。
条項Ｚ
切り替えることが、対応する複数の導波管出力ポートからの、ＷＡＢからＲＡＣへの複数の出力信号を、伝導或いは遮断することを含む、条項Ｙの例。
条項ＡＡ
コントローラからの制御信号に基づいて、ステッピングモータを用いてＷＡＢ及びＳＤＬを回転させることを更に含む、条項Ｚの例。
本発明の様々な態様又は詳細を、本発明の範囲から逸脱せずに変更できることが理解されよう。これは網羅的なものではなく、特許請求される発明を開示された形態に厳密に限定するものではない。更に、前述の説明は例示のためにすぎず、限定を目的とするものではない。修正及び変更が、上述の説明を踏まえた上で可能であるか、或いは本開示を実施することにより取得可能であり得る。特許請求の範囲及びその均等物が、本発明の範囲を規定する。
図示した様々な実装例でのフロー図及びブロック図は、実施例の装置及び方法の幾つかの可能な実施態様の構造、機能、及び動作を示している。これに関し、フロー図又はブロック図の各ブロックは、１つのモジュール、セグメント、機能、操作及び／又はステップの部分、これらの何らかの組み合わせを表わすことができる。
例示的な実施例の幾つかの代替的な実施態様では、ブロックに記載された一又は複数の機能が、図中に記載の順序を逸脱して起こることがある。例えば、場合によっては、連続して示されている２つのブロックが実質的に同時に実行されること、又は時には含まれる機能によってはブロックが逆順に行われることもある。また、フローチャート又はブロック図に描かれているブロックに加えて、他のブロックが追加されることもある。
種々の実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的な説明であること或いは開示された形態の実施例に限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。更に、異なる実施例が、他の望ましい実施例とは異なる特徴を提供し得る。選択された一又は複数の実施例は、実施例の原理、実際の用途を最もよく説明するため、且つ、他の当業者が本開示を、企図される特定の用途に適した様々な変形を伴う様々な実施例について理解できるよう、選択及び記載されている。

Claims (15)

  1. 複数の入射角（２３２）で複数の入射高周波「ＲＦ」信号（２３０）を受信する、ステアラブルアンテナアセンブリ「ＳＡＡ」（１１８）であって、
    前面（２２６）と
    背面（２２８）とを有する略球形誘電体レンズ「ＳＤＬ」（２１８）であって、前記ＳＤＬが、前記複数の入射ＲＦ信号を受信し集束させて、前記ＳＤＬの背面にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成するよう作動可能であり、前記複数の焦点が、前記ＳＤＬの前記背面に沿った、前記複数の入射ＲＦ信号の前記複数の入射角に対応する位置を有する、ＳＤＬ（２１８）、
    前記ＳＤＬの前記背面に隣接して配置された導波管開口ブロック「ＷＡＢ」（２２０）であって、前記ＳＤＬの前記背面と信号通信し、前記複数の集束ＲＦ信号を受信するよう作動可能な、ＷＡＢ（２２０）、
    前記ＷＡＢと信号通信するスイッチ開口マトリクス「ＳＡＭ」（２２２）であって、前記ＳＡＡによって生成された放射パターンのビーム（１１４）を電子的に操作するよう作動可能であり、前記ビームを電子的に操作することに基づいて、前記複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えるよう作動可能な、ＳＡＭ（２２２）、並びに
    ＳＡＭと信号通信する放射状合波器「ＲＡＣ」（２２４）であって、前記複数の集束ＲＦ信号から受信ＲＦ信号を生成するよう作動可能な、ＲＡＣ（２２４）
    を含む、ＳＡＡ（１１８）。
  2. 前記ＳＤＬが、
    略球形又は偏球である形状、
    前記ＳＡＡの動作ＲＦ周波数の約０．０１波長未満の真球度変動、
    約１５２．４ｍｍの直径、
    約２から５の誘電率、及び
    前記ＳＤＬの中心から径方向外側へ減少する屈折率の勾配
    のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載のＳＡＡ。
  3. 前記ＳＤＬが、熱硬化性プラスチック、ポリカーボネート、架橋ポリスチレンコポリマー、及びポリテトラフルオロエチレン「ＰＴＦＥ」からなる群から選択される材料からなる、請求項２に記載のＳＡＡ。
  4. 前記ＳＤＬがルネベルグレンズである、請求項２に記載のＳＡＡ。
  5. 前記ＷＡＢ（２２０）が、
    前記ＳＤＬ（２１８）の前記背面（２２８）に隣接して配置された凹状の内面（２３８）、及び、
    前記凹状の内面（２３８）に沿ったコンフォーマル開口アレイアンテナ「ＣＡＡ」（３０４）を含み、
    前記ＣＡＡ（３０４）が前記ＳＤＬ（２１８）の前記背面（２２８）と信号通信し、前記ＣＡＡ（３０４）が、複数の開口要素（３０６（１）、３０６（２）、３０６（３）、３０６（４）、３０６（５）、３０６（６）、及び３０６（７））を含む、請求項１に記載のＳＡＡ。
  6. 前記ＷＡＢ（２２０）が、前記ＣＡＡ（３０４）と信号通信する複数の導波管（３１２）を含み、
    前記複数の導波管（３１２）の各導波管（３１４（１）−３１４（７））が、前記ＣＡＡ（３０４）と信号通信する導波管開口を含み、
    前記複数の導波管（３１２）の各導波管（３１４（１）−３１４（７））の各導波管開口が、前記ＣＡＡ（３０４）の前記複数の開口要素の開口要素（３０６（１）−３０６（７））に対応する、請求項５に記載のＳＡＡ（１１８）。
  7. 前記ＣＡＡの各開口要素が楕円形の開口であり、
    前記複数の導波管の前記各導波管の各導波管開口が、対応した楕円形の開口である、請求項６に記載のＳＡＡ（１１８）。
  8. 前記ＣＡＡの前記各楕円形の開口要素が円形開口であり、
    前記複数の導波管の前記各導波管の各楕円形の開口が対応した円形開口である、請求項７に記載のＳＡＡ（１１８）。
  9. 前記複数の導波管（３１２）が複数の導波管のうちの一部または全部を含み、
    前記複数の導波管のうちの一部または全部の各導波管が、
    導波管長（９００）、
    導波管方向移行部（９０４）、及び
    前記円形開口から矩形導波管への導波管移行部（９０６）
    を含む、請求項８に記載のＳＡＡ（１１８）。
  10. 前記ＳＤＬが中心（６０４）を有し、
    前記複数の導波管（３１２）の各導波管（３１４（１）−３１４（７）が導波管入出力「ＩＯ」ポート（３１６（１）−３１６（７））も含み、
    各導波管開口が前記ＳＤＬの前記中心と位置合わせされており、
    各導波管ＩＯポートが前記他の導波管ＩＯポートと位置合わせされており、
    各導波管ＩＯポートが前記ＳＡＭと信号通信する、
    請求項９に記載のＳＡＡ（１１８）。
  11. 各導波管がソリッドステート導波管である、請求項１０に記載のＳＡＡ（１１８）。
  12. 前記ＳＡＭが、複数の選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））を含み、
    前記複数の選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））の選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））の各々が、前記ＷＡＢ（２２０）の前記複数の導波管（３１２）のうちの対応する導波管（３１４（１）、３１４（２）、３１４（３）、３１４（４）、３１４（５）、３１４（６）、及び３１４（７））並びに前記ＲＡＣ（２２４）と信号通信し、
    選択的に作動するスイッチ（１０００（１）、１０００（２）、１０００（３）、及び１０００（Ｎ））の各々が、前記対応する導波管ＩＯポート（３１６（１）、３１６（２）、３１６（３）、３１６（４）、３１６（５）、３１６（６）、及び３１６（７））から前記ＲＡＣ（２２４）への導波管出力信号を伝導或いは遮断するように構成されている、請求項１０に記載のＳＡＡ。
  13. 前記選択的に作動するスイッチの各々が、ＰＩＮダイオード、ラッチングフェライトスイッチ、液晶バルブ「ＬＣＶ」、同軸導波管スイッチ、及びＲＦアイソレータからなる群から選択されるスイッチング装置を含む、請求項１２に記載のＳＡＡ。
  14. ステアラブルアンテナアセンブリ「ＳＡＡ」（１１８）を用いて複数の入射角で複数の入射高周波「ＲＦ」信号（２３０）を受信する方法であって、
    略球形誘電体レンズ「ＳＤＬ」（２１８）の前面（２２６）で前記複数の入射ＲＦ信号（２３０）を受信すること（１３０２）、
    前記受信した複数の入射ＲＦ信号（２３０）を集束させて（１３０４）、前記ＳＤＬ（２１８）の背面（２２８）にほぼ沿った複数の焦点で複数の集束ＲＦ信号を作成することであって、前記複数の焦点が前記ＳＤＬ（２１８）の前記背面（２２８）に沿った、前記複数の入射ＲＦ信号（２３０）の前記複数の入射角（２３２）に対応する位置を有すること、
    前記ＳＤＬ（２１８）の前記背面（２２８）に隣接して配置された導波管開口ブロック「ＷＡＢ」（２２０）で、前記複数の集束ＲＦ信号を受信すること（１３０６）、
    前記ＳＡＡ（１１８）によって生成された放射パターンのビーム（１１４）を電子的に操作することに基づいて、前記複数の集束ＲＦ信号の間で切り替えること（１３０８）、並びに
    放射状合波器「ＲＡＣ」（２２４）を用いて、前記切り替えられた複数の集束ＲＦ信号を合成して、受信ＲＦ信号を生成すること（１３１０）
    を含む、方法。
  15. 前記切り替えることが、対応する複数の導波管出力ポートからの、前記ＷＡＢから前記ＲＡＣへの複数の出力信号を、伝導或いは遮断することを含む、請求項１４に記載の方法。
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