JP2022507551A - 一体型の周波数選択構造を有する切り替え可能レンズアンテナ - Google Patents

Abstract

開示される構造及び方法は、異なる方向に及び異なる方向から無線信号を送信及び受信するように構成されたアンテナシステムに向けられる。切り替え可能レンズアンテナは、平行平板導波路構造に無線周波数（ＲＦ）波を放射する励起ポートと、周波数選択構造（ＦＳＳ）を有する。本願で提示されるアンテナは、平行平板導波路構造内で伝搬するＲＦ波のステアリング角に依存して２つのモードで動作するように構成される。ステアリング角がほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいとき、ＦＳＳは、そのスタブが平行平板導波路構造から電気的に切断されることに起因してＯＦＦである。ステアリング角が閾値より大きいとき、ＦＳＳは、スタブが平行平板導波路構造に電気的に接続された状態でＯＮである。ＯＮのとき、ＦＳＳは、平行平板導波路構造内で伝搬するＲＦ波に位相変化を提供し、ＲＦ波のステアリング角を増加させる。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、2018年11月15日に出願され「Switchable Lens Antenna with Integrated Frequency Selective Structure」と題された米国特許出願第16/191,630号に対する優先権の利益を主張し、該出願の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本発明は、概して無線通信の分野に関し、特に、異なる方向に及び異なる方向から無線信号を送信及び受信するように構成されたアンテナシステムに関する。

無線通信では、広いステアリング角と高い指向性を有するアンテナシステムが求められている。古典的な平面フェーズドアレイアンテナでは、指向性は、ビームのステアリング角の増加と共に減少し、したがって、動作に利用可能なステアリング角範囲を制限している。

レンズベースのフェーズドアレイアンテナは、より広いステアリング角範囲を提供することができる。しかしながら、このようなレンズベースのアンテナの指向性性能は、法線方向に等しいか又はかなりに近いステアリング角で相当な損失を受けやすい可能性がある。

本開示の一目的は、異なる方向に及び異なる方向から無線信号を送信及び受信するように構成された無線周波数（ＲＦ）波の送信のための切り替え可能レンズアンテナを提供することである。本明細書に記載されるアンテナは、平行平板導波路構造内で伝搬するＲＦ波のステアリング角に依存して２つのモードで動作するように構成される。アンテナは、ステアリング角がほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいとき第１のモードで、ステアリング角が閾値ステアリング角より大きいとき第２のモードで動作し得る。切り替え可能レンズアンテナのこの２モード動作は、切り替え可能レンズアンテナが第１のモードであるとき法線方向に等しいか又は近いステアリング角での損失を低減することを可能にし得る。一方、切り替え可能レンズアンテナは、第２のモードであるとき、より広いステアリング角範囲を提供し得る。

この目的によれば、本開示の一態様は、ＲＦ波の送信のための切り替え可能レンズアンテナを提供する。切り替え可能レンズアンテナは、平行平板導波路構造と、ＲＦ波を平行平板導波路構造に放射するように動作可能な励起ポートと、周波数選択要素を有する周波数選択性構造を含む。各周波数選択要素は、スタブであり、該スタブが平行平板導波路構造に電気的に接続されているときＲＦ波に位相変化を導入するように構成される、スタブと、切り替え可能要素を含む。切り替え可能要素は、スタブ及び平行平板導波路構造に動作上接続される。切り替え可能要素は、アンテナが第１の動作モードであるとき平行平板導波路構造からスタブを選択的に電気的に切断し、アンテナが第２の動作モードであるとき平行平板導波路構造にスタブを電気的に接続するように構成される。アンテナは、励起ポートにより放射されるＲＦ波のステアリング角がほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいことに応答して第１の動作モードでもよい。アンテナは、励起ポートにより放射されるＲＦ波のステアリング角が閾値ステアリング角より大きいことに応答して第２の動作モードでもよい。

本開示のさらなる態様によれば、レンズベースのアンテナのための周波数選択構造が提供され、レンズベースのアンテナは、平行平板導波路構造と、ＲＦ波を平行平板導波路構造に放射するように動作可能な励起ポートを有する。周波数選択構造は、平行平板導波路構造に電気的に接続されているときＲＦ波に位相変化を導入するように構成されたスタブと、スタブ及び平行平板導波路構造に動作上接続された切り替え可能要素であり、アンテナが第１の動作モードであるとき平行平板導波路構造からスタブを選択的に電気的に切断し、アンテナが第２の動作モードであるとき平行平板導波路構造にスタブを電気的に接続するように構成される、切り替え可能要素と、を有する周波数選択要素を含む。

切り替え可能レンズアンテナは、アンテナの動作モードを決定するように構成されたコントローラをさらに含んでもよい。コントローラは、切り替え可能要素を動作させて、アンテナが第１の動作モードであるとき平行平板導波路構造からスタブを選択的に電気的に切断し、アンテナが第２の動作モードであるとき平行平板導波路構造にスタブを電気的に接続することができる。

本開示のさらなる態様によれば、無線通信のための方法が提供される。当該方法は、平行平板導波路構造に放射されるＲＦ波のステアリング角を決定するステップと、ステアリング角が閾値ステアリング角より小さいことに応答して、平行平板導波路構造から周波数選択要素を電気的に切断するステップと、ステアリング角が閾値ステアリング角より大きいことに応答して、平行平板導波路構造に周波数選択要素を電気的に接続して、平行平板導波路構造内で伝搬するＲＦ波に位相変化を導入するステップを含む。

閾値ステアリング角は、アンテナが第１の動作モードであるときボアサイトにおいて励起ポートにより放射されるＲＦ波のハーフパワービーム幅の約半分でもよい。

周波数選択要素は、第１のスタブを有する第１の周波数選択要素と、第２のスタブを有する第２の周波数選択要素を含んでもよい。第２の周波数選択要素は、アンテナのボアサイトからさらに離れて配置されてもよく、第２のスタブは、第１のスタブより長い。

切り替え可能レンズアンテナは、平行平板導波路構造の出力に配置され、ＲＦ波を垂直に偏波するように構成された垂直偏波放射器をさらに含んでもよい。

周波数選択要素は、平行平板導波路構造の接地面に電気的に接続されたビアを通じて平行平板導波路構造に電気的に接続されてもよい。切り替え可能要素は、ダイオードでもよい。平行平板導波路構造は、プリント回路板でもよい。

周波数選択要素は、少なくとも１つの周波数選択構造列内に位置づけられてもよい。周波数選択構造列内の各周波数選択要素は、励起ポートの幾何学的中心からほぼ等しい距離に放射状に配置されてもよい。各周波数選択構造列内の近隣の周波数選択要素間の距離は、凡そ同じでもよい。

本開示の実装は各々、上記の目的及び態様のうち少なくとも１つを有するが、必ずしもそれらの全てを有するわけではない。上述の目的を達成しようとする試みから結果として生じた本開示のいくつかの態様は、この目的を満たさない可能性があることを理解されたい。いくつかの場合、上記の目的を達成しようとする試みは、本明細書に具体的に記載されていない他の目的を満たす可能性がある。

本開示の実装のさらなる又は代わりの特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の図面、及び別記の特許請求の範囲から明らかになる。

本開示のさらなる特徴及び利点は、添付の図面と組み合わせて用いられる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
本開示の様々な実施形態による、切り替え可能レンズアンテナの上面図を示す。 本開示の様々な実施形態による、図１の切り替え可能レンズアンテナの上面図を示し、図１の切り替え可能レンズアンテナの第１の動作モードにおけるＲＦ波の伝搬を概略的に示す。 本開示の様々な実施形態による、図１の切り替え可能レンズアンテナの上面図を示し、図１の切り替え可能レンズアンテナの第２の動作モードにおけるＲＦ波の伝搬を概略的に示す。 本開示の様々な実施形態による、切り替え可能レンズアンテナの斜視図を示す。 本開示の様々な実施形態による、図１の切り替え可能レンズアンテナの一部における周波数選択要素（ＦＳＥ）の上面図を示す。 図４の切り替え可能レンズアンテナのＦＳＥ及びその周囲の部分の立面側面図を示す。 本開示の様々な実施形態による、図３の切り替え可能レンズアンテナの一部の上面図を示す。 図３の切り替え可能レンズアンテナのパラメータを決定するための矩形導波路を示す。 図７Ａの矩形導波路を通って伝搬するＲＦ波の透過係数の測定された位相変動を示す。 図３の切り替え可能レンズアンテナの一部を示し、その中のＲＦ波の伝搬を概略的に示す。 ステアリング角が小さいときの第１の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナにおけるＲＦ波のシミュレートされた伝搬を示す。 ステアリング角が小さいときの第２の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナにおけるＲＦ波のシミュレートされた伝搬を示す。 ステアリング角が約５°と約２０°との間であるときの第１の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナにおけるＲＦ波のシミュレートされた伝搬を示す。 ステアリング角が約５°と約２０°との間であるときの第２の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナにおけるＲＦ波のシミュレートされた伝搬を示す。 ステアリング角が約２０°より大きいときの第１の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナにおけるＲＦ波のシミュレートされた伝搬を示す。 ステアリング角が約２０°より大きいときの第２の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナにおけるＲＦ波のシミュレートされた伝搬を示す。 本開示の様々な実施形態による、第１の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナの動作を概略的に示す。 本開示の様々な実施形態による、第２の動作モードにおける切り替え可能レンズアンテナの動作を概略的に示す。 本開示の様々な実施形態による、垂直偏波放射器を有する切り替え可能レンズアンテナの斜視図を概略的に示す。 図１３Ａの切り替え可能レンズアンテナの一部の上面図を概略的に示す。 図１３Ａの切り替え可能レンズアンテナの一部の斜視図を概略的に示す。 本開示の様々な実施形態による、切り替え可能レンズアンテナの方位角ビームステアリングパターンのシミュレーションの結果を示す。 周波数選択構造を有する及び有さないアンテナの方位角放射パターンのシミュレーションの結果を示す。 本開示の様々な実施形態による、無線通信の方法を示す。

添付の図面及び対応する説明を通して、同様の特徴は、同様の参照文字により識別されることが理解されるべきである。さらに、図面及びそれに続く説明は単に例示の目的を意図したものであり、そのような開示は特許請求の範囲に対する制限を与えないことも理解されるべきである。

本開示は、現在のレンズベースのフェーズドアレイアンテナの実装の欠点のうち少なくともいくつかに対処するように向けられている。特に、本開示は、平行平板導波路構造（parallel-plate waveguide structure）及び一体型の周波数選択構造（frequency selective structure、ＦＳＳ）を有する、切り替え可能レンズベースのフェーズドアレイアンテナ（本明細書において「切り替え可能レンズアンテナ（switchable lens antenna）」とも呼ばれる）について記載しており、これは、切り替え可能レンズアンテナの法線方向に近いステアリング角度での指向性損失を最小限にしながら、増加した角度範囲及び偏波アジリティを提供するように構成される。

本明細書に記載の技術は、基地局（base station、ＢＳ）で使用されてもよく、ユーザ装置（user equipment、ＵＥ）でも使用されてもよい。

切り替え可能レンズアンテナ内部で伝搬し、切り替え可能レンズアンテナにより放射される電磁（electromagnetic、ＥＭ）波は、無線周波数（radio frequency、ＲＦ）範囲内でもよく、本明細書においてＲＦ波と呼ばれる。いくつかの実施形態において、ＲＦ波はミリ波範囲でもよい。例えば、ＲＦ波の周波数は、約３０ＧＨｚと約３００ＧＨｚとの間でもよい。いくつかの他の実施形態において、ＲＦ波は、マイクロ波範囲内でもよい。例えば、ＲＦ波の周波数は、約１ＧＨｚと約３０ＧＨｚとの間でもよい。

本明細書で用いられるとき、用語「約、ほぼ（about）」又は「凡そ（approximately）」は、公称値から＋／－１０％の変動を指す。そのような変動は、それが具体的に参照されているか否かにかかわらず、本明細書で提供される所与の値に常に含まれることが理解されるべきである。

別段定義されない限り、本明細書で用いられる全ての技術及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者により通常理解されるものと同じ意味を有する。

本明細書に記載される切り替え可能レンズアンテナは、様々な実施形態において、導電層、ビアなどのエッチングにより形成される特徴などの、多層プリント回路板（printed circuit board、ＰＣＢ）の適切な特徴から形成されてもよい。このようなＰＣＢの実装は、移動通信端末などの無線通信装置に含めるのに適切にコンパクトであり、コスト効率の良い量産に適切であり得る。

ビアは、本明細書で参照されるように、１つ以上の隣接する層の面を通過する物理的電子回路内の層間の電気的接続である。

本明細書に記載の切り替え可能レンズアンテナは、周波数選択構造（ＦＳＳ）を有し、２つの動作モードで機能するように構成される。第１の動作モードにおいて、切り替え可能レンズアンテナは、平行平板導波路構造内で伝搬する電磁（ＥＭ）波に位相変動（phase variation）を導入しない。この第１の動作モードでは、ＲＦ波のビームの方向が法線方向に近いとき、すなわち、ステアリング角がゼロに近いとき、指向性はＦＳＳのないアンテナ内と凡そ同じである。

第２の動作モードにおいて、切り替え可能レンズアンテナは、平行平板導波路構造内で伝搬するＲＦ波に位相変動を導入する。位相変動は、切り替え可能レンズアンテナのＦＳＳにより導入される。より大きいステアリング角で伝搬するＲＦ波のビームは、切り替え可能レンズアンテナを通って伝搬する間、そのステアリング角の増加を経験することになる。新しいステアリング角は、ＲＦ波の初期ステアリング角より大きい。ＲＦ波は、発散され、次いで、第２の動作モードで動作する切り替え可能レンズアンテナを出るとき法線方向からさらに離れて屈折する。

図１は、本技術の少なくとも１つの非限定的な実施形態による、切り替え可能レンズアンテナ１００の概略上面図を示す。図示の実施形態において、切り替え可能レンズアンテナ１００は、平行平板導波路構造１０１、励起ポート１０２、及びＦＳＳ１９０を有する。

平行平板導波路構造１０１は、２つの平行導電面、すなわち、図１に示す上部導波路面１０７と、接地面（ground surface）（図１には示されていない）を有する。例示の実施形態において、平行平板導波路構造の２つの平行導電面間の距離は、横方向電磁モード（transverse electromagnetic mode、ＴＥＭ）の伝搬を提供するために、伝搬ＥＭ波の波長により規定される距離の半分より小さい。

平行平板導波路構造１０１は、円周１０４と直径側１０６とを有する半円形の（半円状の）形状を有する。平行平板導波路構造１０１は、そこからのＲＦ波の放射に使用され得る任意の他の形状を有してもよいことが考えられる。半円形の形状の選択は、本明細書において説明の目的のために単に用いられる。

切り替え可能レンズアンテナ１００は、直径側１０６に又はその上に配置された励起ポート１０２を有する。いくつかの実施形態において、それらは、好ましくは、切り替え可能レンズアンテナ１００の直径側１０６の中央部分に又はその近くに配置されてもよい。励起ポート１０２は、電磁（ＥＭ）波の放射源である。励起ポート１０２は、線形フェーズドアレイを形成し、ＲＦ波が初期ステアリング角θで放射され得、励起ポート１０２から、例えば励起ポート１０２の中心から平行平板導波路構造１０１の円周１０４に向かって平行平板導波路構造１０１内を放射状に（radially）伝搬し得るように構成される。

励起ポート１０２の数は、切り替え可能レンズアンテナ１００から必要とされる全利得から決定されてもよいことに留意されたい。線形フェーズドアレイにおける励起ポート１０２が多いほど、切り替え可能レンズアンテナ１００の利得はより高い。

複数の周波数選択要素（ＦＳＥ）１１０が、ＦＳＳ１９０を形成する。ＦＳＳ１９０は、励起ポート１０２により生成されたＲＦ波１５０に、それが円周１０４に向かって伝搬する間、位相シフトを提供するように構成される。図１に示すように、ＦＳＥ１１０は、平行平板導波路構造１０１上に放射状に位置づけられる。

ＦＳＥ１１０は、少なくとも１つのＦＳＥ列（row）１１５、１１６、１１７内に位置づけられてもよく、各ＦＳＥ１１０は、励起ポート１０２の幾何学的中心からほぼ等しい距離に放射状に配置される。各ＦＳＥ列１１５、１１６、１１７内の隣接するＦＳＥ１１０間の距離は、ほぼ同じでもよい。

図２Ａは、開示される技術の実施形態による切り替え可能レンズアンテナ１００の、第１の動作モードにおけるＲＦ波２５０の伝搬を概略的に示し、図２Ｂは、第２の動作モードにおけるＲＦ波２５２の伝搬を概略的に示す。

ＲＦ波２５０、２５２のステアリング角θ_１、θ_３は、それぞれ、直径側１０６に対して垂直で（すなわち、凡そ９０°で）ある法線方向軸１５５を参照して計算される。切り替え可能レンズアンテナ１００の法線方向は、アンテナボアサイト（boresight）と一致し得ることを理解されたい。

図２Ａを参照し、切り替え可能レンズアンテナ１００が第１の動作モードであるとき、ＦＳＳ１９０はＯＦＦモードである。ＲＦ波２５０は、切り替え可能レンズアンテナ１００の境界内で伝搬して円周１０４に向かって放射状に放射し、初期ステアリング角θ_１と同じ角度θ_２で切り替え可能レンズアンテナ１００を去る（

）。ＲＦ波１５０の指向性は、ＦＳＳ１９０がＯＦＦモードであるとき、ステアリング角θ_１の増加と共に減少する。このモードにおいて、インアンテナの指向性は、それがいかなるＦＳＳもないアンテナ内であるのと同じように振舞う。

次に、図２Ｂを参照し、切り替え可能レンズアンテナ１００は、第２の動作モードで示されている。ＲＦ波２５２は、切り替え可能レンズアンテナ１００内部で円周１０４に向かって放射状にステアリング角θ_３で伝搬する。

切り替え可能レンズアンテナ１００が第２の動作モードであるとき、ＲＦ波２５２は、切り替え可能レンズアンテナ１００内部のＲＦ波伝搬軸１７２（ＲＦ波２５２の伝搬方向に沿って続く）から離れて屈折する。ＲＦ波伝搬軸１７２は、円周１０４に対して法線である。

ＲＦ波伝搬軸１７２から計算される、ＲＦ波２５２の屈折角βは、ＦＳＳ１９０により制御され得る。特に、切り替え可能レンズアンテナ１００におけるＦＳＥ１１０の総数、それらの構造、及び互いに関するそれらの位置パラメータは、屈折角βを決定してもよい。互いに対するＦＳＥ１１０の位置パラメータは、例えば、ＦＳＥ１１０を有する列の数、各特定の列におけるＦＳＥ１１０の数、ＦＳＥ１１０間の距離などを含んでもよい。

図３は、本技術の非限定的な実施形態による、切り替え可能レンズアンテナ３００の斜視図を示す。図３に示す切り替え可能レンズアンテナ３００は、５つの励起ポート３０２を有する。ＦＳＥ１１０は、ＦＳＥ列３１５、３１６、３１７に位置づけられる。

切り替え可能レンズアンテナ３００は、円周３０４から導波路開口部３３０を通してＲＦ波を放射する。壁３４０が、ＲＦ波の放射パターンを改善するために、例えば、ビーム側ローブを低減する、利得を増加させるなどのために、切り替え可能レンズアンテナ３００の円周３０４の周りに位置づけられてもよい。壁３４０は、適切な材料、例えば、金属ベースの材料などから構成されてもよい。ＲＦ波は、さらに、後述するように、他のタイプの放射器に送信されてもよい。

切り替え可能レンズアンテナ１００、３００の平行平板導波路構造１０１、３０１は、平面回路板（planar circuit board、ＰＣＢ）で作製されてもよい。あるいは、平行平板導波路構造１０１は、回路板と共に組み立てられ得る金属平板で作製されてもよい。平行平板導波路構造１０１はさらに、低温同時焼成セラミックス（low temperature co-fired ceramics、ＬＴＣＣ）又は液晶ポリマー（liquid crystal polymer、ＬＣＰ）技術を用いて作製されてもよい。

少なくとも１つの実施形態において、切り替え可能レンズアンテナ１００、３００は、平行平板導波路構造１０１、励起ポート、及びＦＳＳ１９０を含む。

ＦＳＳ１９０は、複数のＦＳＥ１１０を含む。次に、ＦＳＥ１１０の構造についてさらに詳細に説明する。

図４は、切り替え可能レンズアンテナ１００の一部におけるＦＳＥ１１０の図を示す。図５は、切り替え可能レンズアンテナ１００のＦＳＥ１１０及び周囲の部分の立面側面図を示す。ＦＳＥ１１０は、平行平板導波路構造１０１に動作可能に接続され、切り替え可能要素４２０、スタブ４２２、及びＤＣ回路４２４を有する。

スタブ４２２は、長さｌ_ｓｔｕｂの有限の伝送線路（transmission line）であり、マイクロストリップ線路、基板一体型導波路、ストリップ線路、コプレーナ導波路（coplanar waveguide）等のうちいずれかとして実装されてもよい。

切り替え可能要素４２０は、ビームリードＰＩＮダイオードなどのＰＩＮダイオードでもよい。少なくとも１つの別の実施形態において、切り替え可能要素４２０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）要素でもよい。

図５を参照し、平行平板導波路構造１０１は、導波路３３０、接地面５０７、及び上面５０８を有し得る。ＦＳＥ１１０は、平行平板導波路構造１０１の上面５０８上に配置され、ビア４０５により平行平板導波路構造１０１に接続されてもよい。ビア４０５は、接地面５０７に電気的に接続されてもよく、平行平板導波路構造１０１の上面５０８に形成された開口を通過してＦＳＥ１１０を結合してもよい。

ＦＳＥ１１０の切り替え可能要素４２０は、スタブ４２２及び平行平板導波路構造１０１に動作上接続される。切り替え可能要素４２０は、さらに、ＤＣ回路４２４を通してコントローラ４８０に接続されてもよい。コントローラ４８０は、例えば、ＤＣ電圧コントローラでもよい。

コントローラ４８０は、平行平板導波路構造１０１に及び平行平板導波路構造１０１からスタブ４２２を選択的に電気的に接続及び切断するように構成される切り替え可能要素４２０を動作させることができる。特に、切り替え可能要素４２０は、ビア４０５に及びビア４０５からスタブ４２２を電気的に接続及び切断してもよい。

ＦＳＥ１１０は、ビア４０５を切り替え可能要素４２０に接続し得るさらなるビアコネクタ４２９を有してもよいことを理解されたい。

コントローラ４８０は、切り替え可能要素４２０の動作を制御するように構成される。コントローラ４８０は、励起ポート１０２、３０２により放射されるＲＦ波のステアリング角θを決定するように構成されてもよい。例えば、コントローラ４８０は、ＲＦ波の決定されたステアリング角θを閾値ステアリング角と比較して、切り替え可能レンズアンテナ１００、３００の動作モードを決定してもよい。

少なくとも１つの実施形態において、閾値ステアリング角は、ハーフパワー（half-power）ビーム幅の凡そ半分（－３ｄＢビーム幅の半分）でもよい。閾値ステアリング角は、特定の適用に対するアンテナの必要な利得に依存してもよい。例えば、閾値ステアリング角は、約５°と約１０°との間でもよい。特に、閾値ステアリング角は、約５°でもよい。

コントローラ４８０は、切り替え可能レンズアンテナ１００が第１の動作モードで動作するべきか又は第２の動作モードで動作するべきかを決定することができる。コントローラ４８０は、切り替え可能要素４２０を動作させて、第２の動作モードにおいて、ビア４０５から、したがって平行平板導波路構造１０１からスタブ４２２を選択的に電気的に切断し、ビア４０５に、したがって平行平板導波路構造１０１にスタブ４２２を電気的に接続することができる。

図２Ａ及び図２Ｂも参照し、コントローラ４８０は、ＲＦ波２５０、２５２のステアリング角θ_１、θ_３を閾値ステアリング角と比較することができる。例えば、ＲＦ波２５０のステアリング角θ_１が、ほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいとき、切り替え可能レンズアンテナ１００は、第１の動作モードで動作するように構成されてもよい。コントローラ４８０は、切り替え可能要素４２０により、例えば、電圧閾値より低いＤＣ電圧を切り替え可能要素４２０に供給することによってなどで、ビア４０５からスタブ４２２を電気的に切断してもよい。スタブ４２２は、切り替え可能要素４２０がＯＦＦ状態であるとき、切り替え可能要素４２０によりビア４０５から電気的に切断することができる。ビア４０５から電気的に切断されているとき、スタブ４２２は、平行平板導波路構造１０１からも切断される。切り替え可能要素４２０がＯＦＦ状態であるとき、スタブ４２２は切断され、ＲＦ波２５０の位相に影響を及ぼさず、したがって、それがＦＳＥ１１０を通過するときＲＦ波２５０の透過係数（transmission coefficient）に影響を及ぼさない。

切り替え可能要素４２０がＯＮ状態であるとき、スタブ４２２は、切り替え可能要素４２０により、例えばビアコネクタ４２９を通じてなどで、ビア４０５に電気的に接続される。コントローラ４８０は、ＲＦ波２５２の初期ステアリング角θ_３（励起ポート１０２により平行平板導波路構造１０１に放射されるように）が閾値ステアリング角より大きいとき、切り替え可能レンズアンテナ１００を第２の動作モードにしてもよい。

切り替え可能レンズアンテナ１００の第２の動作モードにおいて、スタブ４２２は、ビア４２４に、したがって平行平板導波路構造１０１及びその接地面５０７に電気的に接続される。電気的に接続されたスタブ４２２、接地されたビア４２４、任意のビアコネクタ４２９と、ＤＣ回路４２４により給電される切り替え可能要素４２０とは、開回路を形成する。ＦＳＳ１９０におけるこのような開回路は、ＲＦ波２５２がＦＳＳ１９０を通過するときＲＦ波２５２に位相変化（phase variance）を導入し、したがって、ＲＦ波２５２の透過係数に位相変化を導入する。

ＦＳＳ１９０により導入される位相変化は、ＦＳＳ伝搬角シフトβだけＲＦ波伝搬角のシフトを引き起こし、したがって、ＲＦ波は、ＦＳＳ１９０を通過した後、角度θ_３＋βで伝搬する。

伝搬角シフトβは、ＦＳＥ列３１５、３１６、３１７の数、各ＦＳＥ列３１５、３１６、３１７におけるＦＳＥ１１０間の距離、及び隣接するＦＳＥ１１０により導入される位相差Δφに依存する。

図６は、切り替え可能レンズアンテナ３００の一部の上面図を示す。各ＦＳＥ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆは、ビア４０５、スタブ４２２、切り替え可能要素４２０、及び任意のビア導体４２９の長さが全てのＦＳＥ１１０について等しい場合、近隣のスタブ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄ、４２２ｅ、４２２ｆ間の長さの差に起因して位相シフトΔφを導入する。上述したように、各ＦＳＥ１１０における開回路は、ビア４０５、スタブ４２２、切り替え可能要素４２０、及び任意のビア導体４２９の組み合わせにより決定される。したがって、位相差Δφは、近隣のＦＳＥ１１０の開回路長（ビア４０５、スタブ４２２、切り替え可能要素４２０、及びビア導体４２の長さを含み得る）のばらつきに起因して導入され得る。

各ＦＳＥ１１０は、近隣のスタブ長（又は、開回路長）と異なるスタブ長（又は、上述したように、開回路長）を有し得る。いくつかの実施形態において、１つのＦＳＥ列３１５内の異なるＦＳＥ１１０は、異なる長さのスタブ４２２を有し得る。１つの列３１５内のＦＳＥ１１０は、ＦＳＥ１１０の各近隣ペア間で凡そ同じ距離を有してもよい。

ＦＳＥ列３１５、３１６、３１７、６３０内のスタブ４２２の長さは、ＲＦ波がＦＳＳ１９０を通過した後、ＦＳＥ１９０を通過する前のその伝搬角、例えば、励起ポート３０２により放射される初期ステアリング角θに関して異なる角度で伝搬するように選択することができる。例えば、１つのＦＳＥ列３１５のスタブ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃの長さは、法線方向軸１５５からのＦＳＥ１１０の距離に依存して徐々に増加又は減少してもよい。

好適な一実施形態において、スタブ４２２は、対応するＦＳＥ１１０が法線方向軸１５５からさらに離れて配置されているとき、より長くてもよい。図６を参照し、第１のスタブ４２２ａのスタブ長は、第２のスタブ４２２ｂのスタブ長より短くてもよく、第４のスタブ４２２ｄのスタブ長は、第５のスタブ４２２ｅのスタブ長より短くてもよい。

ＦＳＥ１１０ａは、位相シフトφ_０を導入し得、その近隣のＦＳＥ１１０ｂは、位相シフトφ_０＋Δφを導入し得、その近隣のＦＳＥ１１０ｃは、位相シフトφ_０＋２Δφを導入し得るなどする。

２つの隣接するＦＳＥ１１０間の位相差Δφは、凡そ同じであり得る。１つのＦＳＥ列３１５を通過した後のＲＦ波の伝搬角は、列伝搬シフト角Δθだけシフトされ得、ここで、Δθは、以下の式から推定され得る：

ここで、ｄは、ＦＳＥ１１０間の距離であり、ｃは、自由空間における光速であり、ｆは、ＲＦ波の周波数である。式（１）は一推定であり、ＦＳＥ列３１５、３１６、３１７、６３０の曲率を考慮していないことに留意されたい。ＦＳＳ伝搬角シフトβ（ＦＳＳ屈折角）は、ＦＳＳ１９０内の列数及び各列に対する伝搬シフトΔθに依存してもよい。

近隣スタブ４２２の長さ間の差は、０と、ガイドされた波長の４分の１（伝搬ＲＦ波の最低周波数に対応する）との間でもよい。近隣スタブ４２２の長さ間の差が長すぎる場合、ＦＳＥ１１０は、ＲＦ波を透過するのでなくそれを反射し得る。

各スタブ４２２の長さは、切り替え可能レンズアンテナ３００の製造の前に決定されてもよい。これは、２ポート伝送線路の解析により行われてもよい。位相シフトの達成可能な変動がより広いほど、ＦＳＳ屈折角が、したがって切り替え可能レンズアンテナ３００のステアリング角範囲がより大きくなり得る。

図７Ａは、３つのＦＳＥ７１０を有する矩形導波路７００を示し、図７Ｂは、ＲＦ波の周波数の関数として、ＦＳＥ７１０のスタブの異なる長さについて、矩形導波路７００を通って伝搬するＲＦ波の透過係数の測定された位相変動を示す。実装において、ＦＳＥ７１０のスタブの長さを推定するために、このような矩形導波路を使用してもよい。

平行平板導波路構造１０１内で伝搬するＲＦ波に対する位相変動は、切り替え可能レンズアンテナ１００が第２の動作モード（切り替え可能要素４２０のＯＮ状態）であるときに生じ得る。切り替え可能レンズアンテナ１００の第１の動作モード（切り替え可能要素４２０がＯＦＦ状態であるとき）では、位相変動は生じない。

図８は、切り替え可能レンズアンテナ３００の一部８００におけるＲＦ波８５０のシミュレートされた伝搬を示す。ＲＦ波８５０の伝搬の方向は変化し、したがって、ＲＦ波８５０の伝搬の角度は、各ＦＳＥ列８３０、８３２を通した伝搬の後に変化する。

図９Ａ及び図９Ｂは、ステアリング角θがほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さい（例えば、θ≦５°である）ときの切り替え可能レンズアンテナ９００におけるＲＦ波９５０、９５２のシミュレートされた伝搬を示す。図９Ａは、切り替え可能レンズアンテナ９００が第１の動作モードである（ＦＳＳ１９０の切り替え可能要素４２０がＯＦＦ状態である）ときの、切り替え可能レンズアンテナ９００におけるＲＦ波９５０の伝搬を示す。図９Ｂは、切り替え可能レンズアンテナ９００が第２の動作モードである（切り替え可能要素４２０がＯＮ状態である）ときの、切り替え可能レンズアンテナ９００におけるＲＦ波９５２の伝搬を示す。

切り替え可能レンズアンテナ９００が第２の動作モードであるとき、アンテナ９００を通しての伝搬の後の、ＲＦ波９５２の開口９６２は、第１の動作モードである間に切り替え可能レンズアンテナ９００を通して伝搬されるＲＦ波９５０の対応する開口９６０と比較して、より狭い。これは、図から分かるように、小さいステアリング角θに関する。切り替え可能レンズアンテナ９００の利得は、切り替え可能レンズアンテナ９００が第２の動作モードであるとき、より小さい。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、ステアリング角θが約５°と約２０°との間（例えば、

）であるときのレンズ１０００におけるＲＦ波１０５０、１０５２のシミュレートされた伝搬を示す。図１０Ａは、切り替え可能レンズアンテナ１０００が第１の動作モードである（切り替え可能要素４２０がＯＦＦ状態である）ときの、切り替え可能レンズアンテナ１０００におけるＲＦ波１０５０の伝搬を示す。図１０Ｂは、切り替え可能レンズアンテナ１０００が第２の動作モードである（切り替え可能要素４２０がＯＮ状態である）ときの、切り替え可能レンズアンテナ１０００におけるＲＦ波１０５２の伝搬を示す。ステアリング角θは、切り替え可能レンズアンテナ１０００が第１の動作モードと比較して第２の動作モードであるとき、約１０°と約１５°との間だけシフトする。ＲＦ波１０５２の開口１０６２は、ＲＦ波１０５０の開口１０６０より狭い。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、ステアリング角θが約２０°より大きい（例えば、

である）ときの切り替え可能レンズアンテナ１１００におけるＲＦ波１１５０、１１５２のシミュレートされた伝搬を示す。図１１Ａは、切り替え可能レンズアンテナ１１００が第１の動作モードである（切り替え可能要素４２０がＯＦＦ状態である）ときの、切り替え可能レンズアンテナ１１００におけるＲＦ波１１５０の伝搬を示す。図１Ｂは、切り替え可能レンズアンテナ１１００が第２の動作モードである（切り替え可能要素４２０がＯＮ状態である）ときの、切り替え可能レンズアンテナ１１００におけるＲＦ波１１５２の伝搬を示す。ステアリング角θは、切り替え可能レンズアンテナ１１００が第１の動作モードと比較して第２の動作モードであるとき、約１０度だけシフトする。

図１１Ａを再び参照し、ＲＦ波１１５０は、ＲＦ波１１５０のステアリング角と反対の側で生じ得る、望ましくない副放射（side radiation）１１６０を有し得る。このような望ましくない副放射は、図１１Ｂから分かるように、切り替え可能レンズアンテナ１１００が第２の動作モードであるとき、低減され得る。

ステアリング角θがほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいときにＲＦ波の開口及び利得を増加させるために、切り替え可能レンズアンテナ１００、３００は、第１の動作モードで動作する。したがって、コントローラ４８０は、ステアリング角θがほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいとき、第１の動作モードにおいて切り替え可能レンズアンテナ１００、３００を、特に周波数選択構造１９０を動作させるように構成される。第１の動作モードでは、スタブ４２２は、平行平板導波路構造から電気的に切断される。ステアリング角θが閾値ステアリング角より大きいとき、コントローラ４８０は、第２の動作モードにおいて切り替え可能レンズアンテナ８００を、特に周波数選択構造１９０を動作させるように構成される。第２の動作モードでは、スタブ４２２は、平行平板導波路構造に電気的に接続される。第２の動作モードでは、ステアリング角が増大し得、望ましくない副放射１０６０が低減され得る。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、第１の動作モード（図１２Ａ）及び第２の動作モード（図１２Ｂ）におけるレンズ１２００の動作を概略的に示す。ＦＳＥ１１０がＯＦＦ状態であるとき（図１２Ａ）、ＲＦ波１２５０は、小さいステアリング角（

）で伝搬する。切り替え可能レンズアンテナ１２００が第２の動作モードであるとき（図１２Ｂ）、ＲＦ波１２５２は、より大きいステアリング角θ≧２０°に向けられてもよく、それにより、ＦＳＳ１１０により導入される位相シフト変動は、切り替え可能レンズアンテナ１２００から出るＲＦ波１２５２を角度βに向ける（例えば、θが約３０°であるとき、βは約１０°でもよい）。

コントローラ４８０（図１２Ｂには示されていない）は、切り替え可能レンズアンテナ１２００内のＦＳＥ１１０の動作を制御するために使用されてもよい。コントローラは、ＲＦ波のステアリング角、励起ポート１２０２、及びＦＳＥ１１０の各切り替え可能要素４２０のＯＮ及びＯＦＦ状態を調整してもよい。

各ＦＳＥ１１０は、２つ以上のスタブ４２２を有し、拡張スタブを形成してもよく、各追加スタブは、対応する追加切り替え可能要素に動作上接続される。切り替え可能要素４２０及び追加切り替え可能要素は、コントローラ４８０により制御されてもよく、したがって、このような拡張スタブの長さは、コントローラ４８０により増加又は減少させることができる。

エネルギーをより効果的に放射するために、切り替え可能レンズアンテナ１００の円周１０４でさらなる放射器が使用されてもよい。さらなる放射器は、切り替え可能レンズアンテナ１００から放射されるＲＦ波の偏波を制御し、偏波アジリティを可能にするのにも役立ち得る。励起ポート１０２、３０２は、ＲＦ波の垂直、水平、及び円偏波のうち任意の１つ以上のために設計されてもよいことを理解されたい。

図１３Ａ、図１３Ｂ、及び図１３Ｃは、本開示の様々な実施形態による、垂直偏波放射器（vertically polarized radiators）１３８０への移行を伴う切り替え可能レンズアンテナ１３００の異なる図を示す。この特定の実施形態において、切り替え可能レンズアンテナ１３００は、７つの励起ポート１３１２のフェーズドアレイを有する。周波数選択要素１００を有する列は、前述されている。

例示の切り替え可能レンズアンテナ１３００の実施形態は、円周１０４に沿って配置されたマイクロストリップ線路１３６２を有する。マイクロストリップ線路１３６２は、導波路から別のデバイスへのＲＦ波の移行を改善し得る。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃにおいて、マイクロストリップ線路１３６２は、変形逆Ｆアンテナ（inverted F antenna、ＩＦＡ）１３６６に接続され、これは、ＩＦＡの放射部としてビアを使用する。

図１４は、本技術の実施形態の１つによる、切り替え可能レンズアンテナ１３００のデカルト座標における方位角ビームステアリングパターン１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７のシミュレーション結果を示す。切り替え可能レンズアンテナ１３００の指向性は、角度Ｐｈｉ２８０の関数としてプロットされている。パターン１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７のステアリング角θは、約－５６°と約＋５６°との間であり、ＲＦ波は、２８ＧＨｚで送信された。

図１５は、切り替え可能レンズアンテナ１３００及びＦＳＳのないアンテナ（すなわち、類似の励起ポートを有するがＦＳＳのない、類似の平行平板導波路構造を有するアンテナ）のデカルト座標における方位角放射パターンのシミュレーションの結果を示す。実線１５０１は、切り替え可能レンズアンテナ１３００の指向性を示し、破線１５０２は、ＦＳＳのないアンテナの指向性を示す。切り替えレンズアンテナの有無にかかわらず、双方の構造について、ビームは－５６°でステアリングされた。

シミュレーションは、ＦＳＳのないアンテナの性能と比較して、切り替え可能レンズアンテナ１３００の改善された性能を実証した。図１５から分かるように、切り替え可能レンズアンテナ１３００の指向性１５０１は、ＦＳＳのないアンテナの指向性１５０２と比較して、－５６°のステアリング角付近で増加した。切り替え可能レンズアンテナ１３００のサイドローブ１５１１は、ＦＳＳのないアンテナのサイドローブ１５１２と比較して、－５６°のステアリング角付近で減少した。切り替え可能レンズアンテナ１３００では、３ｄＢ帯域幅内の指向性は、方位角において大きい角度範囲（±５４°）をカバーし得る。ＦＳＳのないアンテナでは、指向性は、ステアリング角の増加と共に一層速く減少し得、角度範囲は、切り替え可能レンズアンテナ１３００の指向性及び角度範囲と比較して、より小さくなり得る。

図１６は、本開示の様々な実施形態による、無線通信のための方法１６００の一例を示す。方法１６００は、平行平板導波路構造１０１に放射されるＲＦ波のステアリング角を決定すること（１６１０）を含む。次いで、ステアリング角は、閾値ステアリング角と比較される（１６２０）。ステアリング角が閾値ステアリング角より小さい場合、ＦＳＥ１１０は、平行平板導波路構造１０１から電気的に切断される（１６３０）。ステアリング角が閾値ステアリング角より大きいとき、ＦＳＥ１１０は、平行平板導波路構造１０１に電気的に接続されて、平行平板導波路構造１０１内で伝搬するＲＦ波に対して位相変化を導入する。上述したように、平行平板導波路構造１０１に及び平行平板導波路構造１０１からＦＳＥ１１０を電気的に接続することは、切り替え可能要素４２０により平行平板導波路構造１０１の接地面５０７に及び接地面からスタブ４２２を電気的に接続及び切断することにより行われてもよい。

方法１６００は、コントローラ４８０を用いて垂直偏波放射器１３８０を動作させることにより、垂直偏波放射器１３８０を用いて平行平板導波路構造１０１の出力においてＲＦ波を垂直に偏波することをさらに含んでもよい。例えば、コントローラ４８０は、変形ＩＦＡ１３６６を動作させてもよい。

２つ以上の切り替え可能レンズアンテナ１００、３００、１３００が、互いの上に１つをスタックされてもよい。このようなスタックアンテナ（図示せず）は、１つの切り替え可能レンズアンテナ１００、３００の平面と一致する平面で、及び１つの切り替え可能レンズアンテナ１００、３００、１３００の平面と一致する平面に垂直な平面での双方で、ステアリングを改善し得る。

切り替え可能レンズアンテナ１００、３００、１３００のスタックは、第２の切り替え可能レンズアンテナのＦＳＳ１９０を収容するために、第１の切り替え可能レンズアンテナの平行平板導波路構造１０１の接地面５０７と第２の切り替え可能レンズアンテナの平行平板導波路構造の上面５０８との間にスペーサを有することにより実施されてもよい。１つのコントローラが、全てのスタックされた切り替え可能レンズアンテナにおけるＲＦ波のステアリングを制御してもよい。

２つの切り替え可能レンズアンテナ１００、３００、１３００が、同じ接地面５０７を共有してもよい。このような構成では、１つの切り替え可能レンズアンテナ１００、３００、１３００は、別の切り替え可能レンズアンテナ１００、３００、１３００の鏡像でもよく、その平行平板導波路構造は、同じ接地面５０７を共有する。このような鏡像アンテナは、１つのＰＣＢに実装されてもよい。

本発明が特定の特徴及びその実施形態を参照して説明されたが、本発明から逸脱することなく、様々な修正及び組み合わせがこれに対してなされ得ることは明らかである。したがって、明細書及び図面は、別記の特許請求の範囲により定義される本発明の単なる例示とみなされるべきであり、本発明の範囲内に入る任意及び全ての修正、変形、組み合わせ、又は同等物をカバーすることが企図される。

Claims (18)

1. 無線周波数（ＲＦ）波の送信のための切り替え可能レンズアンテナであって、
   平行平板導波路構造と、
   前記ＲＦ波を前記平行平板導波路構造に放射するように動作可能な励起ポートと、
   周波数選択要素を有する周波数選択構造であり、各周波数選択要素は、
   スタブであり、前記スタブが前記平行平板導波路構造に電気的に接続されているとき前記ＲＦ波に位相変化を導入するように構成される、スタブ、及び
   前記スタブ及び前記平行平板導波路構造に動作上接続された切り替え可能要素であり、当該アンテナが第１の動作モードであるとき前記平行平板導波路構造から前記スタブを選択的に電気的に切断し、当該アンテナが第２の動作モードであるとき前記平行平板導波路構造に前記スタブを電気的に接続するように構成される、切り替え可能要素、
   を含む、周波数選択構造と、
   を含む切り替え可能レンズアンテナ。
2. 当該アンテナは、前記励起ポートにより放射される前記ＲＦ波のステアリング角がほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいことに応答して前記第１の動作モードであり、
   当該アンテナは、前記励起ポートにより放射される前記ＲＦ波の前記ステアリング角が前記閾値ステアリング角より大きいことに応答して前記第２の動作モードである、
   請求項１に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
3. 当該アンテナの動作モードを決定し、前記動作モードは、前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードのうち１つであり、
   前記切り替え可能要素を動作させて、当該アンテナが前記第１の動作モードであるとき前記平行平板導波路構造から前記スタブを選択的に電気的に切断し、当該アンテナが前記第２の動作モードであるとき前記平行平板導波路構造に前記スタブを電気的に接続する
   ように構成されたコントローラ、をさらに含む請求項１及び２のうちいずれか１項に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
4. 前記閾値ステアリング角は、当該アンテナが前記第１の動作モードであるときボアサイトにおいて前記励起ポートにより放射される前記ＲＦ波のハーフパワービーム幅の凡そ半分である、請求項２に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
5. 前記周波数選択要素は、第１のスタブを有する第１の周波数選択要素と、第２のスタブを有する第２の周波数選択要素を含み、前記第２の周波数選択要素は、当該アンテナのボアサイトからさらに離れて配置され、前記第２のスタブは、前記第１のスタブより長い、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
6. 前記周波数選択要素は、前記平行平板導波路構造の接地面に電気的に接続されたビアを通じて前記平行平板導波路構造に電気的に接続される、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
7. 前記切り替え可能要素はダイオードである、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
8. 前記平行平板導波路構造の出力に配置され、前記ＲＦ波を垂直に偏波するように構成された垂直偏波放射器、をさらに含む請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
9. 前記平行平板導波路構造はプリント回路板である、請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
10. 前記周波数選択要素は、少なくとも１つの周波数選択構造列に位置づけられ、前記周波数選択構造列内の各周波数選択要素は、前記励起ポートの幾何学的中心からほぼ等しい距離に放射状に配置され、各周波数選択構造列内の近隣の周波数選択要素間の距離は凡そ同じである、請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の切り替え可能レンズアンテナ。
11. レンズベースのアンテナのための周波数選択構造であって、前記レンズベースのアンテナは、平行平板導波路構造と、無線周波数（ＲＦ）波を前記平行平板導波路構造に放射するように動作可能な励起ポートを有し、当該周波数選択構造は、
    前記平行平板導波路構造に電気的に接続されているとき前記ＲＦ波に位相変化を導入するように構成されたスタブ、及び
    前記スタブ及び前記平行平板導波路構造に動作上接続された切り替え可能要素であり、前記アンテナが第１の動作モードであるとき前記平行平板導波路構造から前記スタブを選択的に電気的に切断し、前記アンテナが第２の動作モードであるとき前記平行平板導波路構造に前記スタブを電気的に接続するように構成される、切り替え可能要素、
    を有する周波数選択要素を含む、周波数選択構造。
12. 前記切り替え可能要素はダイオードである、請求項１１に記載の周波数選択構造。
13. 無線通信の方法であって、
    平行平板導波路構造に放射される無線周波数（ＲＦ）波のステアリング角を決定するステップと、
    前記ステアリング角がほぼ閾値ステアリング角又はそれより小さいことに応答して、前記平行平板導波路構造から周波数選択要素を電気的に切断するステップと、
    前記ステアリング角が前記閾値ステアリング角より大きいことに応答して、前記平行平板導波路構造に前記周波数選択要素を電気的に接続して、前記平行平板導波路構造内で伝搬するＲＦ波に位相変化を導入するステップと、
    を含む方法。
14. 前記周波数選択要素は、少なくとも１つの周波数選択構造列に配置され、各周波数選択構造列は、前記ＲＦ波を前記平行平板導波路構造に放射する励起ポートの幾何学的中心から凡そ等しく離れている、請求項１３に記載の方法。
15. 前記閾値ステアリング角は、前記ＲＦ波のハーフパワービーム幅の凡そ半分である、請求項１３及び１４のうちいずれか１項に記載の方法。
16. 各周波数選択構造列内の近隣の周波数選択要素間の距離は凡そ同じである、請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の方法。
17. 垂直偏波放射器を用いて前記平行平板導波路構造の出力において前記ＲＦ波を垂直に偏波するステップ、をさらに含む請求項１３乃至１６のうちいずれか１項に記載の方法。
18. 前記平行平板導波路構造に及び前記平行平板導波路構造から前記周波数選択要素を電気的に接続することは、切り替え可能要素によりスタブを前記平行平板導波路構造の接地面に及び前記接地面から電気的に接続及び切断することにより行われる、請求項１３乃至１７のうちいずれか１項に記載の方法。

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