JP6901071B1 - 誘電体アンテナアレイ及びシステム - Google Patents

Abstract

例示的なアンテナシステムは、複数の励振素子及び少なくとも１つの誘電体アンテナアレイを含む。少なくとも１つの誘電体アンテナアレイは、中央ハブを含む。各励振素子は、中央ハブを通って横方向に広がる。少なくとも１つの誘電体アンテナアレイは、中央ハブの前で外側に延びる複数の誘電体ロッドをさらに含む。各誘電体ロッドは、励振素子のうちの各１つによって励振される。アンテナシステムは、励振素子を切り替えて１つ又は複数の誘電体ロッドを励振し、無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するために、少なくとも１つの誘電体アンテナアレイに結合された制御回路をさらに含む。【選択図】 図１

Description

[0002]本主題は、例えば、制御回路を備えるアレイ、積み重ね、及びその他の誘電体構造の構成などの誘電体構造を有するアンテナ、並びに切り替え機能を介してビーム指向性を実現するための技法に関する。

[0003]無線アンテナは、あらゆる無線機器の重要な構成要素であり、無線放送、テレビ放送、双方向無線、通信受信機、レーダー、携帯電話、衛星通信、及びその他のデバイスにおいて使用されている。無線アンテナは、受信機又は送信機に電気的に接続された導体のアレイであり、空間を通って伝搬する無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）波と、導体内を送信機又は受信機に移動する電流との間のインターフェイスを提供する。送信モードでは、無線送信機は、電流をアンテナ端子に供給し、アンテナが電流からのエネルギーを電磁波（電波）として放射する。受信モードでは、アンテナ端子で電流を生成するために、アンテナが電磁波の電力の一部を傍受し、この電流が、増幅のために受信機に印加される。

[0004]無線アンテナの一種は、フェーズドアレイラインフィードアンテナ（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｌｉｎｅ ｆｅｅｄ ａｎｔｅｎｎａ）である。フェーズドアレイラインフィードアンテナは、通常、球面反射器に関連して又はそれに関連せずに、連続的な電子ビーム操作用に最適化される。フェーズドアレイラインフィードアンテナの適切な応用例は、宇宙応用である。狭ＲＦビームを必要とする応用の場合、フェーズドアレイラインフィードアンテナを制御するために、複雑な励振電子装置が必要になる。例えば、狭ＲＦビームを実現するために、位相シフタを利用できる。しかし、位相シフタは、損失が多くなる傾向があり、追加の電力増幅器が受信及び送信の両方に必要になる。

[0005]その結果、フェーズドアレイラインフィードアンテナを狭ＲＦビームの応用に適合させるには、大きな費用がかかる。５Ｇアプリケーションなどの、狭ビームが望ましい応用では、狭ＲＦビームとビーム操作機能の両方が望ましい。しかし、フェーズドアレイラインフィードアンテナなどの無線アンテナにおいて、狭ＲＦビームとビーム操作機能の両方をコスト効率の高い方法で実装することは困難である。

[0006]１つの例では、アンテナシステムは、複数の励振素子及び少なくとも１つの誘電体アンテナアレイを含む。少なくとも１つの誘電体アンテナアレイは、中央ハブを含む。各励振素子は、中央ハブを通って延びる。少なくとも１つの誘電体アンテナアレイは、中央ハブから外側に延びる複数の誘電体ロッドをさらに含む。各誘電体ロッドは、励振素子のうちの各１つによって励振される。アンテナシステムは、励振素子を切り替えて誘電体ロッドのうちの１つ又は複数を励振し、無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するために、少なくとも１つの誘電体アンテナアレイに結合された制御回路をさらに含む。

他の例では、アンテナシステムは、複数の誘電体ロッドの積み重ね及び制御回路を含む。 制御回路は、複数の独立して制御される出力回路基板を含む。各独立して制御される出力回路基板は、各誘電体ロッドの積み重ねを含む。各誘電体ロッドの積み重ねは、複数の各誘電体ロッドを含む。制御回路は、（ｉ）複数の誘電体ロッドの積み重ね、及び（ｉｉ）各誘電体ロッドの積み重ねの各誘電体ロッドを選択して、放射又は受信される無線周波数（ＲＦ）波のビームを調整する。

[0007]実施例の追加の目的、利点、及び新しい特徴が、以下の説明において部分的に説明され、以下の説明及び添付の図面を調べたときに、一部が当業者には明らかとなり、又は実施例の製造若しくは操作によって理解することができる。本主題の目的及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘される方法、手段、及び組合せによって実現され、達成されてもよい。

[0008]図面は、制限ではなく例として、１つ又は複数の実装形態を示す。図面では、同様の参照番号は、同じ又は同様の要素を指す。

アンテナシステムの誘電体アンテナアレイの等角図であり、誘電体アンテナアレイが、中央ハブ、複数の誘電体ロッド、及び導電性インサートを含んでいる。 誘電体アンテナシステムの等角図であり、導電帯及び複数の励振素子と共に図１の誘電体アンテナアレイを含んでおり、励振素子への誘電体アンテナアレイの結合の追加の詳細を示している。 誘電体ロッドが中央ハブの周囲に放射状に配置されているレイアウトを示す、図１の誘電体アンテナアレイの上面図である。 図３Ｃの拡大図の周囲の状況を示すために詳細領域が円で囲まれている、図３Ａの誘電体アンテナアレイに類似する図１の誘電体アンテナアレイの別の上面図である。 図３Ｂの誘電体アンテナアレイの円で囲まれた詳細領域の拡大図であり、図１の誘電体アンテナアレイの中央ハブのさまざまな導電性インサート開口部及び励振素子の穴を示している。 誘電体ロッドが中央ハブの周囲に放射状に配置されているレイアウトを示す、図１の誘電体アンテナアレイの下面図である。 誘電体ロッドの積み重ねを形成するように図１の複数の積み重ねられた誘電体アンテナアレイを含む、誘電体アンテナマトリックスの等角図であり、各誘電体ロッドの積み重ねが、各励振素子によって励振される。 図６Ｂの断面図の周囲の状況を示すために断面領域Ａ−Ａに線が引かれている、図５の誘電体アンテナマトリックスの別の上面図である。 図６Ａの誘電体アンテナマトリックスの断面Ａ−Ａであり、２つの誘電体ロッドの積み重ね、２つの励振素子、及び反射コアの詳細を示している。 図６Ｂの円で囲まれた詳細領域の拡大図であり、誘電体ロッドの積み重ねの５つの誘電体ロッド、６つの導電帯（導電帯の最下部は、修正された下側導電板である）、励振素子、及び反射コアの詳細を示している。 図６Ｃの円で囲まれた詳細領域の拡大図であり、誘電体ロッドの積み重ねの１つの完全な誘電体ロッド及び２つの部分的な誘電体ロッド、外側の縦の面からの誘電体ロッドの伸長、並びに反射コアによる内側の縦の面の裏打ちの追加の詳細を示している。 誘電体ロッドの間隔、断面、及び先細の詳細を示す、図５の誘電体アンテナマトリックスの５つの誘電体ロッドの積み重ねの側面図であり、図７Ｂの拡大図の状況を示すために詳細領域が円で囲まれている。 図７Ａの２つの誘電体ロッドの積み重ねの円で囲まれた詳細領域の拡大図であり、誘電体ロッドの先細及び６つの導電帯（導電帯の最下部は、修正された下側導電板である）の追加の詳細を示している。 アンテナシステムの制御回路のブロック図であり、制御回路が、マイクロコントローラ、独立して制御される出力、及びＲＦ入力ストリップを含んでいる。 アンテナシステムの別の誘電体アンテナアレイの等角図であり、誘電体アンテナアレイが、中央ハブ及び前述した構造に類似する他の構造を含んでいるが、複数の誘電体ロッドが針差し又はヤマアラシのうように配置されている。 直線（例えば、水平又は垂直）偏波又は円偏波を含む、ＲＦ信号の偏波制御のための、交差した単極を含んでいる励振素子を示す図である。 多入力多出力（ＭＩＭＯ：ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）アーキテクチャを利用する、図８に示された制御回路に類似するアンテナシステム１００の制御回路のブロック図を示す図である。 図１１Ａに示された独立して制御される出力回路の分解図である。 チャネルごとに複数の利用者にサービスを提供するために複数のＲＦチャネルを採用する、図８及び図１１Ａ〜Ｂに示されたアーキテクチャに類似する多ユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ：ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｕｓｅｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ）アーキテクチャの概要を示す図である。 図１３Ｂの切り欠き図の状況を示すために詳細領域Ａが円で囲まれている、図１の誘電体アンテナアレイの誘電体ロッドの側面図である。 図１３Ａの誘電体ロッドの円で囲まれた詳細領域Ａの切り欠き図であり、単一の誘電体ロッドと、共振空洞に囲まれたらせん形素子である励振素子との詳細を示している。 スイッチングマトリックスアセンブリ内で誘電体ロッドと統合された独立して制御される出力回路基板を含むアンテナシステムを示す図である。

[0031]以下の詳細な説明では、関連する内容の完全な理解を可能にするための多くの具体的な詳細を例として示す。しかし、そのような詳細がなくても本内容を実施できるということは、当業者にとって明らかであろう。他の例では、本内容の態様を不必要に曖昧にするのを防ぐために、周知の方法、手順、構成要素、及び／又は回路が、詳細を含まずに相対的に高いレベルで説明されている。

[0032]「結合された」という用語は、本明細書において使用されるとき、任意の論理的、物理的、電気的、又は光学的接続、リンクなどのことを指し、そのような接続、リンクなどによって、システムの１つの要素によって生成又は供給された信号又は光が別の結合された要素に伝えられる。特に説明されない限り、結合された要素又はデバイスは、必ずしも直接的に互いに接続されず、光又は信号を修正、操作、又は搬送することができる中間の構成要素、要素、又は通信媒体によって分離されてもよい。

[0033]図面のいずれかに示されているような、誘電体アンテナアレイ、関連する構成要素、及び／又は誘電体アンテナアレイを組み込む任意の完全なデバイスの向きは、単に例として、例示及び説明の目的で提供されている。特定のＲＦ処理の応用の動作中に、誘電体アンテナアレイが、誘電体アンテナアレイの特定の応用に適した任意のその他の方向（例えば、直立、横向き、又は任意のその他の向き）に向けられてもよい。また、本明細書において使用される範囲では、単に例として、横方向、縦方向、上、下、上方、下方、上部、下部、及び側面などの任意の方向を示す用語が、任意の誘電体アンテナアレイ又は構築された誘電体アンテナアレイの構成要素の方向又は向きに関して使用されるが、本明細書においてその他の方法で記載されているように、これらに限定されない。ここで、添付の図面に示されている、以下で説明される例を詳細に参照する。

[0034]図１は、誘電体アンテナアレイ１００を含むアンテナシステム１００の等角図である。誘電体アンテナアレイ１００は、中央ハブ１０５と、中央ハブから外側に延びる複数の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐとを、車輪状の配置で含んでいる。例えば、中央ハブ１０５は、フラットパネルアレイの代わりに、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの各々の起点になる（例えば、放射状に広がる）中心部である。中央ハブ１０５を、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐと一体的に（例えば、１つの構成要素又は部品として）形成することができ、又は中央ハブ１０５及び誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを別々に形成し、その後、一緒に接続することができる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐはスポークのように見え、ＲＦビームが各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの長軸の下に制限され、例えばビーム形成のために分離している独立したＲＦビームを放射又は受信することができる。この例では、ＲＦ波の送信及び受信が、各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの端部（例えば、先端）で発生する。したがって、各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、約２０度のＲＦビーム角を有するエンドファイアアンテナとして機能する。

[0035]図１には示されていないが、図２に示されているように、アンテナシステム１００は複数の励振素子１２５Ａ〜Ｐを含んでおり、各励振素子１２５Ａ〜Ｐは、中央ハブ１０５を通って延びる。この例では、１６個の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ及び各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを独立して制御するための１６個の対応する励振素子１２５Ａ〜Ｐが存在する。中央ハブ１０５の周囲に適合する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ及び対応する励振素子１２５Ａ〜Ｐの数に影響を与える可能性がある各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの形状は、どの程度の狭さのＲＦビームが望ましいかに応じて変わることがある。正方形の断面（図７の要素７１０を参照）を有する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの場合、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの長さ、幅、及び厚さが、ＲＦビームのサイズを調整する。円形の断面を有する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの場合、外周、半径などがＲＦビームのサイズを調整する。この例では、図に示された正方形の断面（図７の要素７１０を参照）を有する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの形状の結果として、ＲＦビームが約２０度に固定される。通常、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数は、励振素子１２５Ａ〜Ｐの数に一致する。しかし、一部の例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐよりも少ない励振素子１２５Ａ〜Ｐが存在することがあり、例えば、単一の励振素子１２５Ａが誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐのうちの２つ、３つ、又はそれ以上を励振することがある。図８を参照して下でさらに説明されるように、アンテナシステム１００は、励振素子１２５Ａ〜Ｐを切り替えて誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐのうちの１つ又は複数を励振して、無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するために、誘電体アンテナアレイ１００に結合された制御回路（図８の要素８００を参照）も含む。

[0036]誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの各々及び中央ハブ１０５は、ポリスチレン、ポリエチレン、テフロン（登録商標）、他のポリマー、又は誘電セラミックで形成される。セラミックは、望ましい工学的特性を実現するように高温で処理された無機の非金属材料である。炭素又はシリコンなどのいくつかの元素が、セラミック材料を形成するために使用されることがある。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを形成することができる適切なセラミックは、アルミナ（又は酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、ジルコニア強化アルミナ、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、及びその他の適切なセラミック材料の組成であることができる。マイクロ波通信では、誘電セラミックが使用される。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの内部は、通常、固体誘電材料であり、導電材料を何も含まない。しかし、一部の例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、ＲＦ波を反射して誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの異なる部分に集中させるために、導電材料で満たされた空洞を含んでもよい。

[0037]この例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、中央ハブ１０５の周囲に放射状に配置された誘電材料で形成されるアームである。しかし、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、図１に示されているように、円筒形の中央ハブ１０５の周囲に放射状の配置で配置されなくてもよい。例えば、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが中央ハブ１０５の異なる面から広がるように配置され得る。１つの例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、針差し又はヤマアラシのうように配置され、図９に示されている配置のように、部分的な回転楕円体形状の中央ハブ１０５の上側の円錐面から広がる。円錐面は、放物面、双曲面、楕円体、扁平楕円体、回転楕円体など、或いはこれらの面の一部、断片、又は組合せを含む。円錐面は、円錐を平面と交差させて円錐の断面を取得してから、この円錐の断面を３次元空間内で回転させて、非球面部又は球面部を形成することによって、形成される。別の例では、中央ハブ１１０は多面体形状（例えば、直方体）を有してもよく、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、例えば直方体形状の中央ハブ１０５の角の近くで、平面状の横方向の上面即ち平面状の縦の面から延びる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの各々は、正方形の断面を有し、この断面は、誘電体ロッドが中央ハブ１０５から離れて延びるにつれて、次第に先細になる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの断面は正方形として示されているが、この断面は、円形、楕円形、多角形（三角形、長方形、五角形、六角形、八角形など）、或いはこれらの形状の一部、断片、又は組合せ（例えば、半円形）の形状にすることもできる。

[0038]中央ハブ１０５は、横方向の上面１１５、横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）、及び横方向の上面１１５と横方向の下面６３０の間に広がる外側の縦の面１２０を含む。図６Ｃ〜Ｄに示されているように、外側の縦の面１２０は、励振素子１２５Ａ〜Ｐが中央ハブ１０５を通って延びる場所の外側に配置された中央ハブ１０５の誘電体部である（例えば、外部又は外側を向いている）。

[0039]図６Ｃ〜Ｄに示されているように、内側の縦の面６２５は、励振素子１２５Ａ〜Ｐが中央ハブ１０５を通って延びる場所の内側に配置され、反射コア２３５によって裏打ちされた中央ハブ１０５の誘電体部である（例えば、内部又は内側を向いている）。図６Ｃに示されているように、横方向の上面１１５は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｂの上（例えば、中央ハブ１０５の上部）に配置された中央ハブ１０５の誘電体部である。図６Ｃに示されているように、横方向の下面６３０は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｂの下（例えば、中央ハブ１０５の下部）に配置された中央ハブ１０５の誘電体部である。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、外側の縦の面１２０から外側に、横方向に延びる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが外側の縦の面１２０から先端に向かって外側に伸び始める原点の領域（例えば、基部）と相対的に平坦に傾斜している。しかし、一部の例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、原点の領域と相対的に上方又は下方に傾斜している。

[0040]図１では、図２の導電帯１３０が削除されている。図１に示されているように、横方向の上面１１５及び横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）は、両方とも、中央ハブ１０５を通って延びるように励振素子１２５Ａ〜Ｐごとに形成された励振素子の穴１１７Ａ〜Ｐを含むことができる。図に示されているように、中央ハブ１０５は、横方向の上面１１５に複数の導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐを含んでおり、開口部１１６Ａ〜Ｐは、中央ハブ１０５、及び下側導電板３１０などの他の層を貫通してもよい。一部の例では、横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）は、導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐを含んでもよく、開口部１１６Ａ〜Ｐは、この例では直方体形状の穴又は空間であるが、楕円体、円錐、直方体、その他の多面体、或いはこれらの形状の一部、断片、又は組合せを含むさまざまな穴の形状が利用され得る。各導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐは、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの各々が中央ハブ１０５から延びるところの間に形成される。誘電体アンテナアレイ１０１は、導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐの穴の形状に一致する形状又は外形を有する複数の導電性インサート１１９Ａ〜Ｐをさらに含む。導電性インサート１１９Ａ〜Ｐは、導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐの内部に配置されて、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ間のクロストークを防ぎ、電磁ＲＦ波を各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐに向ける。この例では、導電性インサート１１９Ａ〜Ｐは、スポークの各々の間の金属障壁分割器であり、反射を介してＲＦエネルギーを誘電体ロッド１１９Ａ〜Ｐの各々に向けるため、ＲＦ波は異なる誘電体ロッド１１９Ａ〜Ｐに流出しない。

[0041]導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐの内部では、導電性インサート１１９Ａ〜Ｐは、例えばエポキシ樹脂を使用して中央ハブ１０５に接着されてもよい。エポキシ樹脂は、紫外線（ＵＶ：ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を使用して硬化され得る。１６個の導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐ及び１６個の導電性インサート１１９Ａ〜Ｐが示されているが、導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐ及び導電性インサート１１９Ａ〜Ｐの数は、ＲＦビームの望ましい狭さに応じて変化してよく、通常は誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数に一致する。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐより少ない導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐ及び導電性インサート１１９Ａ〜Ｐが存在してもよい。例えば、単一の励振素子１２５Ａが、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐのうちの２つ、３つ、又はそれ以上を励振する場合、導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐ及び導電性インサート１１９Ａ〜Ｐの数は励振素子１２５Ａ〜Ｐの数に実際は一致する。

[0042]図２は、導電帯１３０及び複数の励振素子１２５Ａ〜Ｐと共に誘電体アンテナアレイ１０１を含んでいる誘電体アンテナシステム１００の等角図である。この例では、励振素子１２５Ａ〜Ｐの各々は、単極励振素子である。一部の例では、励振素子１２５Ａ〜Ｐは、直線（例えば、１つの平面内で水平又は垂直）偏波したＲＦ信号又は円偏波したＲＦ信号を伝達するための交差した単極、らせん形、又は双極であってもよい。例えば、励振素子１２５Ａ〜Ｐの各々は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐのうちの対応する１つの偏波を制御するために、図１０に示されているように、約９０°の角度で交差した、交差した単極であってもよい。誘電体アンテナアレイ１０１は、中央ハブ１０５の横方向の上面１１５及び／又は横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）に、少なくとも１つの導電帯１３０を含む。

[0043]図２に示されているように、横方向の上面１１５は、導電帯１３０を含んでいる。導電帯１３０は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ間のクロストークを最小限に抑えるために、電磁ＲＦ波を、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの内部を通るように方向付けて制限する。導電帯１３０は、導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐの内部に配置された導電性インサート１１９Ａ〜Ｐを覆うことができ、導電性インサート１１９Ａ〜Ｐに電気的に接続されてもよい。一部の例では、導電帯１３０は、導電性インサート１１９Ａ〜Ｐに電気的に接続されない。

[0044]導電帯１３０は、導電帯１３０を通って延びるように励振素子１２５Ａ〜Ｐごとに形成された励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐを含む。したがって、励振素子１２５Ａ〜Ｐは、横方向の上面１１５及び横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）の励振素子の穴１１７Ａ〜Ｐ並びに導電帯１３０の励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐを通って延びる。図２の例では１６個の励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐが存在するが、励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐの数は、ＲＦビームの望ましい狭さに応じて変化し、通常は誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数に一致する。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐより少ない励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐが存在してもよい。例えば、単一の励振素子１２５Ａが、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐのうちの２つ、３つ、又はそれ以上を励振する場合、励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐの数は励振素子１２５Ａ〜Ｐの数に実際は一致する。

[0045]導電帯１３０は輪として成形されているが、導電帯１３０は、円形、楕円形、多角形（三角形、長方形、五角形、六角形、八角形など）、或いはこれらの形状の一部、断片、又は組合せ（例えば、半円形）の形状の導電性トレースとして形成され得る。励振素子１２５Ａ〜Ｐは、この例では、導電帯１３０の周囲に環状に配置される。導電帯１３０の周囲の励振素子１２５Ａ〜Ｐの配置は、導電帯１３０の形状（例えば、楕円形、多角形など）に応じて変化する。

[0046]図２には、励振素子１２５Ａ〜Ｐへの誘電体アンテナアレイ１０１の結合の追加の詳細も示されている。導電帯１３０及び励振素子１２５Ａ〜Ｐは、この例では電気的に接続されない。代わりに、導電帯１３０及び励振素子１２５Ａ〜Ｐは、互いに絶縁される。例えば、導電帯１３０は、導電帯１３０と各励振素子１２５Ａ〜Ｐの間で、各励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐによって形成された各空隙２１０Ａ〜Ｐによって、励振素子１２５Ａ〜Ｐから絶縁される。代替として、導電帯１３０は、励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐを満たす誘電材料によって、励振素子１２５Ａ〜Ｐから絶縁される。

[0047]図２には示されていないが、横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）は、横方向の上面１１５上の導電帯１３０によく似た別の導電帯（図６Ｃの要素１３０Ｂを参照）も含む。例えば、横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）の他の導電帯（図６Ｃの要素１３０Ｂを参照）は、励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐを含む。他の導電帯（図６Ｃの要素１３０Ｂを参照）は、空隙２１０Ａ〜Ｐ又は励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐを満たす誘電材料によって、励振素子１２５Ａ〜Ｐから絶縁される。横方向の上面１１５の導電帯１３０、横方向の下面の他の導電帯（図６Ｃの要素６３０を参照）は、反射コア２３５及び導電性インサート１１９Ａ〜Ｐと共に、電磁エネルギー（例えば、ＲＦ波）を誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐに向かって集中させる、短い導波管を形成する。励振素子１２５Ａ〜Ｐのうちの１つ又は複数がＲＦ波を放射しているときに、これらの構成要素は、ＲＦ波を制限し、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐに向かって、又は誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの内部に方向付ける（例えば、進める）。

[0048]さらに示されているように、誘電体アンテナアレイ１０１は、中央ハブ１０５の横方向の上面１１５と横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）の間に縦方向に広がる反射コア２３５を含んでいる。したがって、中央ハブ１０５の内部は中空であり、反射コア２３５は、ＲＦエネルギーに対して境界を裏打ちし、ＲＦエネルギーを反射する。１つの例では、反射コア２３５は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの背後から１／４波長の位置にあることができる。反射コア２３５及び導電性インサート１１９Ａ〜Ｐは、一体となって、ＲＦエネルギーを誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの内部に反射することができる。

[0049]反射コア２３５は、中央ハブ１０５の内側の縦の面（図６Ｄの要素６５２を参照）を裏打ちする金属パイプであることができ、中央ハブ１０５の内側を覆い、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを通るようにＲＦ波を方向付ける。反射コア２３５は、中央ハブ１０５の横方向の上面１１５及び／又は横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）の少なくとも１つの導電帯１３０に、電気的に接続される。しかし、一部の例では、反射コア２３５は、中央ハブ１０５の横方向の上面１１５及び／又は横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）の少なくとも１つの導電帯１３０に、電気的に接続されなくてもよい。

[0050]本明細書で開示されたさまざまな誘電体アンテナアレイ１０１の構成は、鋳造、積層、射出成形、機械加工、めっき、フライス加工、１つ又は複数の電導性被覆材の成膜、又はこれらの組合せを含む、さまざまな技法を使用して製造され得る。例えば、中央ハブ１０５及び誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、鋳造又は射出成形を使用して単一の一体的部品を形成するように、形成され得る。代替として、一部の例では、中央ハブ１０５及び誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、別々に鋳造されて成形されてから、機械的に一緒に締め付けられ得る。例えば、レーザー切断を含む二次的な機械加工作業を使用して、不要な部分を焼き落とすか、又はその他の方法で除去して、例えば、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを先細にするか、或いは導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐ、励振素子の穴１１７Ａ〜Ｐ、又は突起（図３Ｃの要素３１５Ａ〜Ｅを参照）を形成することによって、中央ハブ１０５及び誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの形状を作成できる。導電層又は導電膜を、少なくとも１つの導電帯１３０として成膜することができ、又は例えば、導電板の上にさらに層を積み重ねる前に、導電板の平面をめっきすることによって、導電板を利用することができる。導電性インサート１１９Ａ〜Ｐ、励振素子１２５Ａ〜Ｐ、少なくとも１つの導電帯１３０、及び反射コア２３５は、銅、アルミニウム、銀など、又はこれらの組合せなどの、任意の適切な導体又は金属層で形成されてもよい。導電性インサート１１９Ａ〜Ｐ、励振素子１２５Ａ〜Ｐ、少なくとも１つの導電帯１３０、及び反射コア２３５を形成するために、同じ又は異なる導電材料が使用されてもよい。二次的な機械加工作業を利用して、例えば、不要な部分を除去して、励振素子の穴１１７Ａ〜Ｐ、励振素子開口部２０５Ａ〜Ｐなどを形成することによって、導電性インサート１１９Ａ〜Ｐ、励振素子１２５Ａ〜Ｐ、少なくとも１つの導電帯１３０、及び反射コア２３５を成形することもできる。１つの例では、２つの導電帯１３０Ａ〜Ｂ（図６Ｃ〜Ｄを参照）が、誘電体アンテナアレイ１０１の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの上及び下に形成される。図５に示されている積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅのように、複数の層が存在する場合、積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの層の間のスペーサのような方法で、図６Ｃ〜Ｄに示されているように、導電帯１３０Ａ〜Ｂのうちの１つが共有される。

[0051]図３Ａは、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが中央ハブ１０５の周囲に放射状に配置されているレイアウトを示す、誘電体アンテナアレイ１０１の上面図である。導電板１３０が除去されている。図に示されているように、中央ハブ１０５の横方向の上面１１５は、中央ハブ１０５の外周３２０を定める。外周３２０は、この例では、円形の形状をしている。しかし、一部の例では、外周３２０は、横方向の上面１１５の形状に応じて、楕円形、多角形、或いはこれらの形状の一部、断片、又は組合せにすることができる。励振素子１２５Ａ〜Ｐは、外周３２０の周囲に放射状に配置され、励振素子の穴１１７Ａ〜Ｐを介して中央ハブ１０５を通って延びる。外周３２０の周囲の励振素子１２５Ａ〜Ｐの配置は、外周３２０の形状（例えば、楕円形、多角形など）に応じて変化する。

[0052]図３Ａでは、機械的な締め付けのためのキャップ及びねじが除去されているため、中央の取り付け穴３０５及び下側導電板３１０（例えば、金属円盤）が示されている。中央の取り付け穴３０５は、誘電体アンテナアレイ１０１を、制御回路（図８の要素８００を参照）又は図５に示されているような誘電体アンテナマトリックス５００の構成内の他の誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅなどの、他の構成要素に機械的に締め付けるために利用することができる。中央ハブ１０５の内部を裏打ちする反射コア２３５も示されている。反射コア２３５の内部には、中央ハブ１０５の横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）側で、下側導電板３０５によって部分的に閉鎖された空気で満たされた空洞（図６Ｂの要素６５０を参照）がある。

[0053]図３Ｂは、図３Ｃの拡大図の周囲の状況を示すために詳細領域Ｅが円で囲まれている、図３Ａの誘電体アンテナアレイに類似する誘電体アンテナアレイ１０１の別の上面図である。図３Ｃは、図３Ｂの誘電体アンテナアレイ１０１の円で囲まれた詳細領域Ｅの拡大図であり、誘電体アンテナアレイ１０１の中央ハブ１０５のさまざまな導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｐ及び励振素子の穴１１７Ａ〜Ｐを示している。詳細領域Ｅ内を左から右に見ていくと、下側導電板３１０内で形成された開口部である中央の取り付け穴３０５がある。下側導電板３１０は、中央ハブ１０５の側面の横方向の下面を囲むために横方向の下面（図４の要素４３０）の上に形成された導電帯１３０の一種である。下側導電板３１０は、図６Ｃの要素１３０Ｂとしてさらに詳細に示されている。下側導電板３１０は、少なくとも１つの導電帯１３０に類似する方法で、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを通るように電磁ＲＦ波を向け直し、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐに向かって、又は誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの内部にＲＦ波を制限して方向付ける（例えば、進める）。機械的な締め付けの目的で、下側導電板３１０は、横方向の上面１１５上の導電帯１３０よりはるかに大きい。したがって、下側導電板３１０は、横方向の上面１１５及び横方向の下面（図６Ｃの要素６３０を参照）より大きい表面積を有する。例えば、下側導電板３１０は、制御回路（図８の要素８００を参照）の基板への機械的な締め付けなどのために、アンテナシステム１００の制御回路（図８の要素８００を参照）への接続に利用される。したがって、下側導電板３１０は、誘電体アンテナアレイ１０１に機械的支持を提供する。別の構成では、導電板３１０は、少なくとも１つの導電帯１３０に類似して形成されるが、誘電体アンテナアレイ１０１に機械的支持構造を実際に提供する類似する材料又は異なる材料の別の部分（例えば、機械的支持脚）に接続される。

[0054]図３Ｃにさらに示されているように、反射コア２３５は、横方向の上面１１５に隣接し、通常は中央ハブ１０５の内側の縦の面（図６Ｄの要素６２５を参照）を裏打ちする。次に、５つの導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｅ全体を含むように示されている横方向の上面１１５がある。導電性インサート開口部１１６Ａ〜Ｅは、５つの導電性インサート１１９Ａ〜Ｅで満たされている。横方向の上面１１５は５つの励振素子の穴１１７Ａ〜Ｅも含んでおり、５つの励振素子１２５Ａ〜Ｅは、各励振素子の穴１１７Ａ〜Ｅを通って延びる。励振素子の穴１１７Ａ〜Ｅの各々の周囲には、各突起３１５Ａ〜Ｅも形成される。突起３１５Ａ〜Ｅは、中央ハブ１０５及び誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐと同様に、誘電材料で形成される。突起３１５Ａ〜Ｅは、導電帯１３０を中央ハブ１０５の横方向の上面１１５とかみ合わせる。突起３１５Ａ〜Ｅは、励振素子１２５Ａ〜Ｅを導電帯１３０から絶縁する。５つの突起３１５Ａ〜Ｅのみが示されているが、突起３１５Ａ〜Ｅの数は、ＲＦビームの望ましい狭さに応じて変化する。この例では、突起３１５Ａ〜Ｅの数は誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数に一致しており、したがって、図３Ｃの拡大図に５つしか示されていなくても、実際は１６個の突起３１５Ａ〜Ｐが存在する。

[0055]図４は、図３Ａと同様に誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが中央ハブ１０５の周囲に放射状に配置されているレイアウトを示す、誘電体アンテナアレイ１０１の下面図である。中央ハブ１０５は、この例では下側導電板３１０によって覆われた横方向の下面４３０を含む。中央の取り付け穴３０５が、下側導電板３１０に形成されている。ねじ又はその他の機械的締め具用の４つの周囲の取り付け穴４１０Ａ〜Ｄも、下側導電板３１０に形成されているように示されている。中央の取り付け穴３０５及び周囲の取り付け穴４１０Ａ〜Ｂは、誘電体アンテナアレイ１０１を、制御回路（図８の要素８００を参照）又は図５に示されているような誘電体アンテナマトリックス５００の構成内の他の誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅなどの、他の構成要素に機械的に締め付けるために利用される。図にさらに示されているように、横方向の下面４３０は、横方向の下面４３０を通って延びるように形成された、各励振素子１２５Ａ〜Ｐ用の励振素子の穴１１７Ａ〜Ｐを含む。

[0056]図５は、誘電体アンテナシステム１００の誘電体アンテナマトリックス５００の等角図である。誘電体アンテナマトリックス５００は、複数の誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐを形成するように、複数の積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅを含む。図５の例では、５つの積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅが示されているが、他の例では、さらに少ない（例えば、２つ又は３つ）又は多い（例えば、１５個の１０個）積み重ねられた誘電体アンテナアレイが存在してもよい。図５の例では、１６個の誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐも示されており、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐの各々に５つの誘電体ロッドが含まれている。一部の例では、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐの各々は、さらに少ない（例えば、２つ又は３つ）又は多い（例えば、１５個の１０個）誘電体ロッドを含んでもよい。さらに、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐの数は、さらに少ない（例えば、５個又は１０個）か、又は多くてもよい（例えば、２０個又は３０個）。

[0057]各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐは、積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの各々の各誘電体ロッドを含み、例えばビーム形成のために分離している独立したＲＦビームを集合的に放射又は受信することができる。各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐは、励振素子１２５Ａ〜Ｐのうちの各１つによって励振される。各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐは、制御回路（図８の要素８００を参照）によって、各励振素子１２５Ａ〜Ｐを介して、ＲＦ波を独立したＲＦ出力ビームとして送信又は受信するように、分離したチャネルとして独立して制御可能である。

[0058]図５に示されているように、積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの誘電体ロッドは、誘電体アンテナマトリックス５００の高さ５２０に沿って、実質的に重複する外形５３０Ａ〜Ｅを有するように揃えられる。「実質的に重複する」とは、本明細書において使用されるとき、積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの各々が、高さ５２０に沿って（例えば、垂直に）９０％以上重複する誘電体構造を有するということを意味する。各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐを形成する積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの各々の各誘電体ロッドは、誘電体アンテナマトリックス５００の高さ５２０に沿って異なる高さ５２５Ａ〜Ｅに配置される。誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐ内の各誘電体ロッドは、この例では、中心面と中心面の間で半波長離れている。

[0059]この例では、誘電体アンテナマトリックス５００は、積み重ねられる誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの各々を、１６個の放射状に配置された誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各々と共に射出成形し、その後、誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅを垂直方向に積み重ねることによって実装される。積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅは、ハブとスポークのような配置で、中央ハブ１０５から生じる誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐと共に中央ハブ１０５を含む。誘電体アンテナマトリックス５００の垂直方向の積み重ねは、ＲＦビームを狭くし、ＲＦ電力を改善するためのビーム形成を実現する。誘電体アンテナマトリックス５００は、積み重ねられる誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの各々を、１６個の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各々と共に射出成形し、その後、誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅを垂直方向に積み重ねることによって実装され得る。

[0060]誘電体アンテナマトリックス５００は、３６０度にわたって回転することができる灯台のように動作し、周囲を移動可能な、制御回路８００によって切り替えることができる複数のＲＦビームを有する。各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐ内の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各々は、誘電体円錐を効果的に作成して狭ＲＦビームを生成するために、中心面と中心面の間で半波長離れている。この例では、ＲＦビームは約２０度である。しかし、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐの配置に応じて、ＲＦビームの狭さ及び幅は調整され得る。例えば、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐ内の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの数を２倍にして、ＲＦビームを数度狭くしてもよい。さらに、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの長さを短くすることによって、ＲＦビームをより広いビームに調整することができる。都市環境では、ＲＦ信号強度が大きな問題ではない道路に隣接してより広いＲＦビームを捕らえるために、より短い誘電体円錐が望ましいことがある。しかし、地方では、狭ＲＦビームが強化されたＲＦ電力を提供することがある。

[0061]本明細書で開示された例の一部では、誘電体アンテナアレイ１０１又は誘電体アンテナマトリックス５００は、導電帯１３０Ａ〜Ｅ（例えば、金属円盤）によって分離された１つ又は複数の導電性の励振素子１２５Ａ〜Ｐ（例えば、単極）によって励起される段階的な３次元誘電体構造を利用して、電磁信号を受信／送信できる高い指向性及び広い有効範囲を有する小型アンテナを生み出す。事前に形成された誘電体構造を介して低抵抗経路を提供することと、前述の構造の積み重ねとの組合せによって、互いに建設的及び／又は破壊的に干渉するように、ビーム形成が実現される。誘電体アンテナアレイ１０１又は誘電体アンテナマトリックス５００は、多数の受動アンテナ素子及び／又は能動アンテナ素子或いは位相シフタを必要とせずに、高指向性ビームの生成を可能にし、以て、ＲＦアンテナの構造及び動作を大幅に簡略化する。誘電体アンテナアレイ１０１又は誘電体アンテナマトリックス５００は、球面反射器を使用せずに、複数の重複する高指向性ビームの作成に対して最適化され得る。

[0062]誘電体アンテナマトリックス５００は、自由空間波長を中心して約１０〜５０％の帯域幅にわたって信号を受信／送信することができる。誘電体アンテナマトリックス５００は、導電帯１３０Ａ〜Ｅ（例えば、薄い導電性ディスク）によって間隔を空けられ、分離された複数の層を含む。図に示されているように、各層は、中央ハブ１０５から放射状に生じるスポークのように見える誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅを含む「車輪状」の形態を有する。各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、ＦＷＨＭ＝６０°／平方根（Ｌ_λ０）で与えられる半値全幅（ＦＷＨＭ：ｆｕｌｌｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）で長軸と平行に向けられたビームを生成するエンドファイアアンテナとして機能する。

[0063]サイドローブを減らすために、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ（例えば、スポーク）の断面を、その基部（誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが外側の縦の面１１５で中央ハブ１０５から離れる位置）から先端に向かって先細にすることができる。望ましいビームの数がＮ_ｂ、λ_０が自由空間波長である場合、中央ハブ１０５の半径（Ｒ）は、次式で与えられる。

Ｒ＝（Ｎ_ｂ／４π）＊λ
[0064]その場合、アンテナの全径は、Ｄ＝２（Ｒ＋Ｌ_λ０）になる。各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、誘電性の中央ハブ１０５内の約０．２５λ_ｄの位置に配置された導電性の励振素子１２５Ａ〜Ｐによって励起される。ここで、誘電体の波長は、λ_d＝λ_０／平方根（Ｅ_ｒ）によって与えられ、Ｅ_ｒは、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを形成する誘電材料の比誘電率である。金属製バックショート（例えば、反射コア２３５）が、中央ハブ１０５内の、励振素子１２５Ａ〜Ｐの背後の約０．２５λ_ｄの位置にある。１つの例では、ポリスチレンの場合、Ｅ_ｒ＝２．６である。２９ＧＨｚの周波数では、λ_０＝１０．３ミリメートル（ｍｍ）である。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの各々の長さ（Ｌ）は、Ｌ＝９λ_０で与えられ、９２．７ミリメートル（ｍｍ）になる。中央ハブ１０５の半径（Ｒ）は８．２ｍｍである。

[0065]誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの複数の層を積み重ねること（例えば、間隔を空けた「車輪状」のアンテナ構造）によって、誘電体アンテナマトリックス５００の実効面積が増加し、以て、それに比例して感度が増加する。各エンドファイアアンテナ１１０Ａ〜Ｐの基部での導電性の励振素子１２５Ａ〜Ｐは、信号を受信及び／又は送信するために、誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの積み重ねられた構造全体にわたって垂直に延びることができる。この方法でアンテナ構造を積み重ねることによって、遠距離場で結合されたエンドファイアビームのＦＷＨＭは、垂直の寸法で約１／平方根（Ｎ_Ｓ）の量だけさらに減少し、Ｎ_Ｓは誘電体アンテナマトリックス５００内で積み重ねられている層（誘電体アンテナアレイ）の数である。誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの「車輪状」の円筒形構成の代替として、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、球又は半球などの、他の面から延びることができ、以て、利用者は、例えば図９に示されているように、特定の環境内のＲＦビームの有効範囲をカスタマイズすることができる。

[0066]図６Ａは、図６Ｂの断面図の周囲の状況を示すために断面領域Ａ−Ａに線が引かれている、誘電体アンテナマトリックス５００の別の上面図である。図に示されているように、誘電体アンテナマトリックス５００は、５つの垂直方向に積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅによって形成された１６個の誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐを含んでいる。５つのレベルの積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅが存在し、誘電体アンテナアレイの各々が１６個の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを含んでいるため、誘電体アンテナマトリックス５００内には、合計で８０個の誘電体ロッドが存在する。

[0067]反射コア２３５は、各積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの中央ハブ１０５の内部を裏打ちする。誘電体アンテナマトリックス５００の中央ハブ１０５の外周は円形であるが、前述したように、外周３２０の形状は変化する（例えば、楕円形、多角形、或いはこれらの形状の一部、断片、又は組合せになる）ことができる。誘電体アンテナマトリックスは、中央の取り付け穴３０５を含む。上側導電帯１３０は、中央ハブ１０５の横方向の上面１１５に形成され、最上部の積み重ねられた誘電体アンテナアレイの真上にある。図６Ｃ〜Ｄに示されているように、他の積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ｂ〜Ｅも、各導電帯１３０Ｂ〜Ｅを含む。下側導電板３１０は、中央ハブ１０５の横方向の下面６３０に形成され、最下部の積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ｅの真下にある。

[0068]図６Ｂは、図６Ａの誘電体アンテナマトリックス５００の断面Ａ−Ａである。図６Ｂには、２つの誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｂの詳細が示されており、これらの誘電体ロッドの積み重ねの各々は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅが延びて中央ハブ１０５から離れるにつれて（特に、ＲＦ波を放射及び受信する誘電体ロッド１１０ＡＥ〜Ｅの端部（例えば、先端）で）先細（６１０）になる誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各対を含んでいる。誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｂは、２つの励振素子１２５Ａ〜Ｂのうちの各１つにそれぞれ含まれる。特に、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各々は、励振素子１２５Ａによって制御される。誘電体ロッドの積み重ね５１０Ｂの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各々は、励振素子１２５Ｂによって制御される。反射コア２３５は、中央ハブ１０５の内部を裏打ちして外側へのＲＦ反射器を形成し、空気で満たされた空洞６５０が、反射コア２３５によって作り出されたパイプの内部に形成される。

[0069]図６Ｃは、誘電体アンテナマトリックス５００の、図６Ｂの円で囲まれた詳細領域Ｂの拡大図である。図６Ｃには、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ｂの５つの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの詳細が示されている。この例では、６つの導電帯が示されている。しかし、５つの上側導電帯１３０Ａ〜Ｅ（例えば、金属環）が、下側導電板３１０である下部の６つの導電帯とはやや異なって形成されていることが分かる。

[0070]下側導電板３１０（例えば、金属円盤）は、ＲＦエネルギーを最も下の誘電体ロッド１１０Ｅ内に制限するように、中央ハブ１０５の横方向の下面６３０に形成されるが、下側導電板３１０が機械的支持として機能し、回路基板８００とインターフェイスをとることができるため、導電帯１３０Ａ〜Ｅよりも著しく大きい。制御回路８００に応答して誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅを励振してＲＦ波を送信又は受信する、励振素子１２５Ｂも示されている。

[0071]図６Ｄは、誘電体アンテナマトリックス１００の、図６Ｃの円で囲まれた詳細領域Ｃの拡大図である。誘電体ロッドの積み重ね５１０Ｂの１つの完全な誘電体ロッド１１０Ｂ並びに２つの部分的な誘電体ロッド１１０Ａ及び１１０Ｃの追加の詳細が示されている。図に示されているように、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｃが外側の縦の面１２０から延びている。さらに図に示されているように、内側の縦の面６２５が、反射コア２３５によって裏打ちされており、反射コア２３５が下側導電板３１０に結合されている。空洞６５０は中空であり、空気に提出されている。

[0072]図７Ａは、誘電体アンテナマトリックス５００の５つの誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｅの側面図である。この例では、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｅの各々は、５つの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅを個々に含んでいる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの先細（６１０）の形状に起因して、誘電体ロッドが延びて中央ハブ１０５から離れるにつれて（特に、ＲＦ波を放射及び受信する誘電体ロッド１１０ＡＥ〜Ｅの端部（例えば、先端）で）、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの間の間隔が大きくなる傾向がある。図に示されているように、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの断面７１０は正方形であるが、断面７１０は、円形、楕円形、多角形（三角形、長方形、五角形、六角形、八角形など）、或いはこれらの形状の一部、断片、又は組合せ（例えば、半円形）にすることもできる。導電帯１３０Ａ〜Ｅ及び下側導電板３１０も示されている。

[0073]図７Ｂは、図７Ａの２つの誘電体ロッドの積み重ねの円で囲まれた詳細領域Ｊの拡大図である。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの先細６１０の追加の詳細も示されている。導電帯１３０Ａ〜Ｅ及び下側導電板３１０を含む６つの導電帯も示されている。例えば、積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの各々が垂直に配置されるため、導電帯１３０Ａ〜Ｅは、誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各々の間の輪として成膜又はめっきされてもよい。下側導電板は、誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅの積み重ねの前、間、又は後のいずれかに、最も下の積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ｅに形成される。

[0074]図８は、アンテナシステム１００の制御回路８００のブロック図である。図に示されているように、制御回路８００は、マイクロコントローラ８０５及び複数の独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐを含んでいる。独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐは、マイクロコントローラ８０５に結合される。各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐは、マイクロコントローラ８０５によって操作され、各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐに結合されて、各励振素子１２５Ａ〜Ｐを介してＲＦ波を送信及び受信する。

[0075]各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐは、マイクロコントローラ８０５からの切り替え制御８１５Ａ〜Ｐなどの各切り替え制御信号に基づいてオン又はオフになるように構成される。マイクロコントローラ８０５は、ＲＦビーム角（例えば、指向性）及び電力を制御するためのプログラミング命令を含むメモリを含むことができる。独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐは、ＲＦ波の送信又は受信中に各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐを有効化又は無効化することができる、スイッチ、中継装置、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、又はトランジスタであることができる。図８の例では、独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐはスイッチであり、より詳細には、輪アセンブリに配置されたＰＩＮダイオードである。各切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐに基づいて、各独立して制御される出力８１５Ａ〜Ｐは、各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐを制御して、各励振素子１２５Ａ〜Ｐを介してＲＦ波を送信又は受信するように構成される。図８の例では、切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐは、独立して制御される出力８１５Ａ〜Ｐへの１６本の線上を走る制御電圧（例えば、合計約０．８ワットの場合は、５ボルト（Ｖ）、１０ミリアンペア（ｍＡ））である。一部の例では、制御電圧は、単線に加えられ、タイミング信号に基づいて、独立して制御される出力８１５Ａ〜Ｐに対してゲート制御される。

[0076]制御回路８００は、各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐに電気的に接続されたＲＦ入出力（Ｉ／Ｏ：ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ）ストリップ８２０を含む。この例では、ＲＦ入出力ストリップ８２０は、５０Ωのマイクロストリップリングである。制御回路８００は、裏面から差し込まれるアンテナピンなどの、複数の電気的接触８３０Ａ〜Ｐをさらに含む。各電気的接触８３０Ａ〜Ｐは、各励振素子１２５Ａ〜Ｐに電気的に接続され、各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐに電気的に接続される。マイクロコントローラ８０５は、制御回路８００の各部分を有効化して閉じる切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐなどの各制御信号を使用して、各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐをオンにするように構成される。各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐをオンにすることによって、ＲＦ入出力ストリップ８２０を各励振素子１２５Ａ〜Ｐに電気的に接続し、選択された誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ若しくは誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐを介したＲＦ放射線の送信（例えば、送信モード）及び／又は選択された誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ若しくは誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐを介したＲＦ放射線の受信（例えば、受信モード）を行う。マイクロコントローラ８０５は、各切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐを使用して、各独立して制御される出力８１０Ａ〜ＰをオフにしてＲＦ入出力ストリップ８２０を各励振素子１２５Ａ〜Ｐから電気的に切断し、制御回路８００の各部分を無効化して開くように構成される。

[0077]図にさらに示されているように、制御回路８００は、送信モード中にＲＦ入力信号をＲＦ入出力ストリップ８２０に入力するように構成された無線装置８６０をさらに含む。無線装置８６０は、受信モード中にＲＦ入出力ストリップ８２０からＲＦ出力信号を受信するように構成される。マイクロコントローラ８０５は、ＲＦビーム角制御プログラミング８７５にも結合される。ＲＦビーム角制御プログラミング８７５は、メモリに格納することができ、マイクロコントローラ８０５からアクセス可能である。ＲＦビーム角制御プログラミング８７５のプログラミング命令は、マイクロコントローラ８０５によって実行可能である。マイクロコントローラ８０５は、この例ではユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポートである入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス８７０にも結合される。代替的又は追加的に、ＲＦビーム角制御プログラミング８７５は、入出力インターフェイス８７０を介して受信され得る。ＲＦビーム角制御プログラミング８７５は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの位置及び数を選択して利用し、放射又は受信されるＲＦビームの狭さ又は幅を調整することができる。ＲＦビーム角制御プログラミング８７５がビーム角を制御するために、マイクロコントローラ８０５は、Ｉ／Ｏインターフェイス８７０を介して送信されたデータを受信して利用してもよい。このデータは、無線装置８６０によって、アンテナシステム１００に含まれているセンサによって、又は独立した別個の独立型センサによって、生成されてもよい。さらに、このデータは、誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅによって受信され、無線装置８６０によって処理され、実行されたＲＦビーム角制御プログラミング８７５による意思決定のためにマイクロコントローラ８０５からアクセスできるメモリに、格納され得る。前述したように、相対的に狭いビームは、強化された電力を有することができ、特定の設定に役立つ可能性があり、一方、より広いビームは、他の設定においてより望ましいことがある。

[0078]制御回路８００は、この例では１６個の独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐ及び１６個の電気的接触８３０Ａ〜Ｐを含んでいるが、この数は誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数に応じて変化してもよい。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ及び対応する励振素子１２５Ａ〜Ｐの数は、ＲＦビームの望ましい狭さに応じて変化する。通常、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数は、励振素子１２５Ａ〜Ｐの数に一致する。しかし、一部の例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐよりも少ない励振素子１２５Ａ〜Ｐが存在することがあり、例えば、単一の励振素子１２５Ａが誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐのうちの２つ、３つ、又はそれ以上を励振することがある。したがって、独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐ及び電気的接触８３０Ａ〜Ｐの数は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの代わりに、励振素子１２５Ａ〜Ｐの数に基づいてもよい。

[0079]マイクロプロセッサ及びＲＦビーム角制御プログラミング８７５のいずれかは、方法のステップとして１つ又は複数の方法において、又は１つ又は複数のプログラムにおいて具現化され得る。一部の実施形態によれば、プログラム（複数可）は、ソフトウェア命令又はハードウェア命令において具現化された論理などの、プログラムにおいて定義された機能を実行する。ファームウェア、手続き型プログラミング言語（例えば、Ｃ又はアセンブリ言語）、又はオブジェクト指向プログラミング言語（例えば、オブジェクティブＣ、Ｊａｖａ、又はＣ＋＋）などのさまざまな方法で構造化されたアプリケーションのうちの１つ又は複数を作成するために、さまざまなプログラミング言語が採用され得る。プログラム（複数可）は、本明細書に記載された機能を容易にするために、オペレーティングシステムによって提供されたＡＰＩ呼び出しを呼び出すことができる。プログラムは、任意の種類のコンピュータ可読媒体又はコンピュータストレージデバイスに格納され、１つ又は複数の汎用コンピュータによって実行され得る。加えて、本明細書で開示された方法及びプロセスは、代替として、特殊なコンピュータハードウェア、或いは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、又は複合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ：ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）において具現化され得る。

[0080]したがって、機械可読媒体は、有形のストレージ媒体のさまざまな形態をとることができる。不揮発性ストレージ媒体は、例えば、図に示されている、クライアントデバイス、メディアゲートウェイ、トランスコーダなどを実装するために使用できるような、任意のコンピュータ（複数可）内のストレージデバイスのいずれかなどの、光ディスク又は磁気ディスクを含む。揮発性ストレージ媒体は、そのようなコンピュータプラットフォームのメインメモリなどの、動的メモリを含む。有形の送信媒体は、コンピュータシステム内のバスを含むワイヤなどの、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバを含む。搬送波送信媒体は、無線周波（ＲＦ）データ通信及び赤外線（ＩＲ：ｉｎｆｒａｒｅｄ）データ通信中に生成される信号又は波などの、電気信号又は電磁信号、或いは音波又は光波の形態をとってもよい。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意のその他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ又はＤＶＤ−ＲＯＭ、任意のその他の光媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを含む任意のその他の物理的ストレージ媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意のその他のメモリチップ又はカートリッジ、データ又は命令を運ぶ搬送波、そのような搬送波を運ぶケーブル又はリンク、或いはコンピュータがプログラミングコード及び／又はデータを読み取ることができる任意のその他の媒体を含む。コンピュータ可読媒体のこれらの形態の多くは、１つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスを実行のためにプロセッサに運ぶことに関与してもよい。

[0081]図９は、アンテナシステム１０１の別の誘電体アンテナアレイ９０１の等角図である。誘電体アンテナアレイ９０１は、中央ハブ１０５から外側に延びる複数の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐと共に中央ハブ１０５を含んでいる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、特定の環境内でＲＦビームの有効範囲をカスタマイズするために、中央ハブ１０５の周囲に針差し又はヤマアラシのような配置で配置されている。中央ハブ１０５は外面９２０を含んでおり、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが外面９２０から外側に延びている。示されている例では、外面９２０は、切り取られた回転楕円体又は楕円体（例えば、上半分又は半球）の形状をしている。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、特に外面９２０（例えば、上半球）の方向のＲＦ波を敏感に受信し、ＲＦ波の送信を外面９２０（例えば、上半球）の方向に制限するように、外面９２０のさまざまな部分又は位置から延びるように配置される。外面９２０は、曲面形状（例えば、円筒、円錐、球体、楕円体、或いはその他の非球形又は球形）を有することができ、連続的であることができる。連続面又は壁（例えば、曲面）は、片方又は両方の端部で切り取られてもよい楕円体、回転楕円体、円錐、放物面、又は双曲面を形成することができる。代替的又は追加的に、外面９２０は、多面体（例えば、直方体、４面体など）の形状或いはこれらの形状の一部、断片、又は組合せを有することができる。針差し又はヤマアラシの配置は、受信又は送信されたＲＦ波が空中の方向に制限される応用（例えば、人工衛星）において役立つことができる。

[0082]図１０の例にさらに示されているように、励振素子１２５Ａ〜Ｐの各々は、各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐのうちの１つを介して送信されたＲＦ信号の偏波を制御するために、励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂとして示されている交差した単極で形成され得る。励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂは、金属線などの導電媒体で形成することができ、交差角１００５（この例では、約９０°）で互いに交差する。励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂは、電気的に接続しないように、相互に絶縁される。例えば、交差した励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂは、コネクタ１０２０Ａ〜Ｂを介して組み合わさって、励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂを介して互いに相対的にＲＦ波の位相を変更することによって、誘電体ロッド１１０Ａを通るように方向付けられたＲＦ信号の偏波を制御する。交差した励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂを、アンテナシステム１００の励振素子１２５Ａ〜Ｂの各々に利用することによって、誘電体アンテナアレイ１０１は、直線（例えば、水平又は垂直）偏波したＲＦ信号又は円偏波したＲＦ信号に対して敏感になるように構成され得る。図１０に示されているように、励振素子１２５Ａは、図８に示されている電気的接触のような電気的接触を介して無線装置８６０に接続される。しかし、励振素子１２５Ａに関して図８に示されている電気的接触のような単一の電気的接触８３０Ａの代わりに、励振素子１２５Ａを形成する交差した励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂの各々は、別々の各電気的接触１０３５Ａ〜Ｂを介して無線装置８６０に接続される。

[0083]図１１Ａは、多入力多出力（ＭＩＭＯ：ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）アーキテクチャを利用する、図８に示された制御回路に類似するアンテナシステム１００の制御回路８００のブロック図を示している。ＭＩＭＯは、例えば、図５の誘電体アンテナマトリックス５００を利用して多重伝搬を活用し、無線装置８６０Ａ〜Ｂのリンクの容量を増やす。制御回路８００は、マイクロコントローラ８０５及び複数の無線装置８６０−Ｎを含んでおり、そのうちの２つの無線装置８６０Ａ〜Ｂが示されている。各無線装置８６０Ａ〜Ｂは、各無線入出力（Ｉ／Ｏ）線８６１Ａ〜Ｂに接続される。したがって、各無線入出力（Ｉ／Ｏ）線８６１Ａ〜Ｂは、各無線入出力（Ｉ／Ｏ）線８６１Ａ〜Ｂを介して独立して制御される各出力回路基板１１００Ａ〜Ｂに接続される。各無線入出力（Ｉ／Ｏ）線８６１Ａ〜Ｂは、超小型のバージョンＡ（ＳＭＡ：subminiature version A）などの、同軸ケーブル及び半精度の同軸ＲＦコネクタを含むことができる。

[0084]ビーム管理アルゴリズムを組み込んでいるマイクロコントローラ８０５は、望ましい誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ又は誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐの有効化を命令するための信号を供給する。制御回路８００は、特定の時間にどの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが有効化されるかの選択において、完全な柔軟性を実現する。マイクロコントローラ８０５は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを介した送信／受信のための通信プロトコル及び信号を提供する１つ又は複数の無線装置８６０Ａ〜Ｎとインターフェイスをとる。制御回路８００は、切り替え速度及び柔軟性を最大化するために、ＰＩＮダイオードのリングネットワークを組み込んでもよい。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、プラスチック、テフロン（登録商標）、又はその他の誘電材料から製造されてもよい。

[0085]制御回路８００は、マイクロコントローラ８０５に接続されたバイアス回路１１０６をさらに含んでもよい。バイアス回路１１０６は、多重化された切り替え制御信号８１５（例えば、デジタル信号又はアナログ信号）をマイクロプロセッサ８０５から受信し、切り替え制御信号８１５を、各独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂ用の１６個の別々の逆多重化された切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐ（例えば、アナログ電圧）に逆多重化する。１６個の逆多重化された切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐの各々は、各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐをオン又はオフにするために、独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂの各々に電気的に伝達される。示されている図では、４つ（独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂごとに２つ）の逆多重化され切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐのみが示されている。バイアス回路１１０６は、独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐを適切に動作させて、各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐをオン又はオフに切り替えるために、独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂの既定の電圧及び電流を確立する。

[0086]１つの例では、独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂの各々は、１６個の独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐ（例えば、ＰＩＮダイオードのＲＦスイッチ回路）を含む。しかし、２つの独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂの示された部分の断面図には、２つの独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｂのみが示されている。図にさらに示されているように、独立して制御される出力回路１１０３Ａは、破線の楕円で囲まれた領域として識別される。

[0087]図１１Ａの例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数を１６個を超えて増やすために、追加の誘電体ロッド１１０（例えば、ポリロッド）のポートが各ＲＦ入出力ストリップ８２０の輪に追加され得る。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数を１６個未満に減らすために、誘電体ロッド１１０（例えば、ポリロッド）のポートを削除することもできる。さらに、追加の無線装置８６０Ｎごとに追加の独立して制御される出力回路基板１１００Ｎ（例えば、ＰＩＮダイオードの基板）を追加することによって、無線装置８６０Ａ〜Ｂの数を、３つ以上に増やすことができる。

[0088]図１１Ｂは、図１１Ａに示された独立して制御される出力回路１１０３Ａの分解図である。１つの例では、１６個の独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐの各々は、短絡スイッチ１１２０（例えば、反射型のＰＩＮダイオードなどのＰＩＮダイオード）などの、各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐを含む。したがって、独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐの各々は、各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐ（例えば、ＰＩＮダイオード）を含み、独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐは、短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐのアレイを集合的に形成する。この例では、誘電体ロッド１１０Ａごとに１つのＰＩＮダイオード１１２０Ａが存在し、利用されるＰＩＮダイオードは、部品番号ＭＡ４ＡＧＰ９０又はＭＡ４ＡＧＳＷ１として、ＭＡＣＯＭによって製造される。各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐは、各ＲＦ供給側端子１１３５Ａ〜Ｐ、各アンテナ側端子１１４０Ａ〜Ｐ、及び少なくとも１つの各制御信号端子１１４１Ａ〜Ｐ（例えば、陽極端子及び陰極端子）を含むことができる。

[0089]独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐの各々は、各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐの各ＲＦ供給側端子１１３５Ａ〜Ｐに結合された各供給側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐ（１／４波長、又は３／４波長、５／４波長などの、その奇数倍である）を含む。各供給側の１／４波長伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐは、ＲＦ入出力ストリップ８２０にも結合される。独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐの各々は、各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐの各アンテナ側端子１１４０Ａ〜Ｐに結合された各アンテナ側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１５０Ａ〜Ｐ（１／４波長、又は３／４波長、５／４波長などの、その奇数倍である）を含む。各アンテナ側の１／４波長伝送線セクション１１５５Ａ〜Ｐは、各ＲＦ電気的接触８３０Ａ〜Ｐにも結合される。したがって、各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐは、各供給側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐと各アンテナ側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１５０Ａ〜Ｐの間に結合される。

[0090]供給側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐ及びアンテナ側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１５０Ａ〜Ｐは、同軸ケーブル、マイクロストリップ、導波管、又はその他の適切な１／４波長媒体を含むことができる。例示的な５Ｇハブのマイクロストリップ設計では、供給側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐ及びアンテナ側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１５０Ａ〜Ｐは、各ＰＩＮダイオード１１２０Ａ〜Ｐが順方向にバイアスされたときに、ＰＩＮダイオードの位置で短絡する。短絡したＰＩＮダイオードは、伝送線の各１／４波長セクションによって、供給ＲＦ入出力ストリップ８２０及びアンテナ端子で、開回路に変換される。ＰＩＮダイオードが逆方向にバイアスされたときに、アンテナ側の１／４波長（λ／４）伝送線セクション１１５０Ａ〜Ｐは、供給線の特性インピーダンスを最大電力伝達のためのアンテナの望ましい励振インピーダンスに変換する。

[0091]一部の例では、独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐの各々は、各供給側の直流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）ブロックコンデンサ１１６５Ａ〜Ｐ及び各アンテナ側のＤＣブロックコンデンサ１１７０Ａ〜Ｐを含むことができる。各供給側の１／４波長伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐは、各供給側の直流（ＤＣ）ブロックコンデンサ１１６５Ａ〜Ｐを介してＲＦ入出力ストリップ８２０に結合され得る。各アンテナ側の１／４波長伝送線セクション１１５５Ａ〜Ｐは、各アンテナ側のＤＣブロックコンデンサ１１７０Ａ〜Ｐを介して各電気的接触８３０Ａ〜Ｐに結合され得る。

[0092]各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐは、独立して制御される出力回路基板１１００Ａの回路基板１１８０上及び／又は内に形成された各ビア１１７５Ａ〜Ｐを介して接地されるように構成される。制御回路８００のプリント基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）設計では、各ビア１１７０Ａ〜Ｐは、回路基板１１８０の異なる部分の対応する位置に、２つの電気パッドを含み、これらの電気パッドは、独立して制御される出力回路基板１１００Ａの回路基板１１８０を通る穴によって電気的に接続される。この穴は、独立して制御される出力回路基板１１０３Ａのグランドプレーン１１８５に接続する電気相互接続を作成するために、電気めっきによって導電性にすることができ、又は管又はリベットを使用して裏打ちすることができる。ブラインドビア又はスルーホール型のビア、並びに表面相互接続、内部又は外部の導電性トレース、及び平面電極などのさまざまなその他の種類の電気相互接続が、電気接続に利用され得る。

[0093]少なくとも各１つの制御信号端子１１４１Ａ〜Ｐに加えられた各切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐによって各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐがオンに切り替えられた（オンにされた）（例えば、低インピーダンス状態になった）場合、各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐは、各ビア１１７５Ａ〜Ｐによってグランドプレーン１１８５（グランド）に短絡する。この状態は、各供給側の１／４波長伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐを通ってＲＦ入出力ストリップ８２０に戻る開回路として現れる。各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐがオフに切り替えられた（オフにされた）（例えば、高インピーダンス状態になった）場合、ＲＦ信号（波）が、各供給側の１／４波長伝送線セクション１１４５Ａ〜Ｐと各アンテナ側の１／４波長伝送線セクション１１５０Ａ〜Ｐの間の各短絡スイッチ１１２０Ａ〜Ｐを通過する。

[0094]図１２は、チャネルごとに複数の利用者にサービスを提供するために複数のＲＦチャネルを採用する、図８及び図１１Ａ〜Ｂに示されたアーキテクチャに類似する多ユーザ多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）アーキテクチャの概要を示している。各無線装置８６０Ａ〜Ｃは、異なるＲＦ周波数チャネルを中心にすることができる。制御回路８００は、複数の無線装置８６０Ａ〜Ｎを含んでおり、そのうちの３つの無線装置が示されている。各無線装置８６０Ａ〜Ｎは、各無線入出力（Ｉ／Ｏ）線８６１Ａ〜Ｎに接続されてもよい。各独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂは、ＲＦ信号（波）を（送信又は受信中に）各無線装置８６０Ａ〜Ｎとの間で伝達するために、各無線入出力（Ｉ／Ｏ）線８６１Ａ〜Ｎに接続された各ＲＦ入出力ストリップ８２０Ａ〜Ｎを含んでいる。各切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐは、独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｂの各ＲＦ入出力（Ｉ／Ｏ）ストリップ８２０Ａ〜Ｐの各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐをオン又はオフにしてもよい。各ＲＦ入出力（Ｉ／Ｏ）ストリップ８２０Ａ〜Ｎは、各無線入出力（Ｉ／Ｏ）線８６１Ａ〜Ｎに接続される。切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐは、メモリに格納され、図８に示されているように、マイクロプロセッサ８０５によって、又はＩ／Ｏインターフェイス８７０（例えば、ＵＳＢ２３２）によって実行されるＲＦビーム角制御（例えば、形成）プログラミング８７５に基づいて生成され得る。

[0095]図にさらに示されているように、制御回路８００は、ＭＩＭＯ符号化ブロック１２１０並びに送信（ＴＸ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）及び受信（ＲＸ：ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ）ブロック１２１５を含んでいる。ＭＩＭＯ符号化ブロック１２１０は、８０２．１１技法に基づくことができる。ＭＩＭＯ符号化ブロック１２１０は、ＴＸ／ＲＸブロック１２１５によって制御されるプログラミングであることができる。ＭＩＭＯは、複数の送信及び受信誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｎを使用して多重伝搬を活用し、１つ又は複数の無線装置８６０Ａ〜Ｎの容量を増やすための技法である。例えば、誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｎは、１００メガヘルツ（ＭＨｚ）〜４０ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内で送信又は受信してもよい。アンテナシステム１００は、独立した出力回路基板１１１０Ａ〜Ｎの制御回路８００を含む。独立した出力回路基板１１１０Ａ〜Ｎは、（スイッチングマトリックスとして配置された）複数の独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐを含んでおり、独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐは、この目的で送信及び受信するために、どの無線装置８６０Ａ〜Ｎ、変調方式、及び誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｎが有効化されるべきかを（ＭＩＭＯ符号化ブロック１２１０を介して）利用者が設定できるようにする。

[0096]１つのＭＵ−ＭＩＭＯの例では、アンテナシステム１００の制御回路８００は、８つの独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｈを含み、これらの独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｈの各々は、各無線装置８６０Ａ〜Ｈに接続された後に、同軸相互接続を介してまとまってチェーン接続される。複数のＲＦチェーンの接続を接続することができ、原理的には、アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｎ内に存在する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐと同じ数の独立した無線ビーム（例えば、図１１Ａに示されているような２つの独立したＲＦチェーン、又は図１２に示されているような８つ程度の独立したＲＦチェーン）を可能にする。１つから複数又は全部までの複数のアンテナ要素（誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ）が、任意の望ましい構成で同時に有効化され得る。規定の方法で隣接する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを有効化することによって、生成されたビームの方位角又は高度が（制限内で）操作され得る。２８ＧＨｚのアンテナシステム１００は、１〜１０ワット（Ｗ）の実効放射電力で５００メートル（見通し線）を超える送信範囲を実現することができる。電力入力は、望ましい送信範囲及びデータ速度を可能にするように調整され得る。１つの例では、誘電体アンテナマトリックス５００は、それぞれ１８個の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの３つの積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｃに配置された合計５４個の誘電体ロッドのハブとスポークの設計を有する、３つの誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｃを含む。これによって、単一のアンテナシステム１００での３６０度の領域の完全な有効範囲を可能にする。アンテナシステム１００の形状は、特定の使用事例の場合に、単層又は多層の輪、放射状に突き出る誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを備える球体、又はその他の望ましい形状を含む形状に修正され得る。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、ビームのパターン及び有効範囲を最適化するために、任意の角度に傾ける（傾斜させる）ことができる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、柔軟な使用及び修正を可能にするために、モジュール方式で取り付けられてもよい。

[0097]誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの形状は、特定の使用事例の場合に、カスタマイズされ得る。１つの例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、波長の９倍の長さであり、円形の断面及び先細を有する。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの長さは、異なる周波数、利得、及びビーム幅を実現するように調整され得る。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの形状及び先細は、ビーム形状を最適化するように調整され得る。

[0098]独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｈの各々は、１６個の独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐ（例えば、ＰＩＮダイオードのＲＦスイッチ回路）を含む。各独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐは、（例えば、１６個のＰＩＮダイオード短絡スイッチのアレイとして配置された）各独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐ及び各１／４波長伝送線１１４５Ａ〜Ｐ、１１５０Ａ〜Ｐを含む。この方法は、独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐに接続された誘電体アンテナマトリックス５００内の積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｈの任意のサブセット（又はすべて）が、無線装置８６０Ａ〜Ｈの任意のサブセット（又はすべて）によって励振されることを可能にする。この方法は、ビーム操作（及び形成）における最大の効率及び柔軟性を、最小限の数の構成要素を使用して低損失で実現する。したがって、アンテナシステム１００では位相シフタは不要であるが、必要に応じて位相シフタが含まれ得る。ＰＩＮダイオード１１２０Ａ〜Ｐ型の独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐが、オンに切り替えられている（オンにされている）切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐから順方向にバイアスされた場合、ＰＩＮダイオードは、送信モード又は受信モード中に、無線装置８６０との間のＲＦ信号（例えば、ＲＦ供給信号）をグランドに接続する。１／４波長の長さの伝送線を介して逆に見たときに、オンへの切り替え（オンにすること）は、無線装置８６０Ａ〜ＨをＲＦ信号に対して開くこととして現れる。ＰＩＮダイオード１１２０Ａ〜Ｐ型の独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐが、オフに切り替えられている（オフにされている）切り替え制御信号８１５Ａ〜Ｐから逆方向にバイアスされた場合、ＰＩＮダイオードは、無線装置８６０Ａ〜Ｈとの間のＲＦ信号をグランドから分離し、ＲＦ信号がＰＩＮダイオード１１２０Ａ〜Ｐを通過して、積み重ねられた誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｈの任意のサブセット（又はすべて）に非常に少ない損失で渡ることができるようにする。

[0099]図１２では、ＰＩＮダイオードの輪（すなわち、ＰＩＮダイオードのスイッチングマトリックス）を集合的に形成することができる独立して制御される出力回路１１０３Ａ〜Ｐを含む、すべての誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｎが、各独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｎに接続される。このアーキテクチャは、任意の誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｎへの任意の無線装置８６０Ａ〜Ｎのアクセスを可能にする。説明したように、ＰＩＮダイオードの輪が、ＰＩＮダイオードの輪に適切に接続された任意の種類のアンテナアレイ（例えば、ポリロッド、マイクロストリップパッチ、又はフィードホーン）と共に動作できるということに、注意するべきである。

[0100]前述したように、ＭＩＭＯと共にスイッチ及びスプリッタを使用して、どの時点においても複数（最大８つ）の送信及び受信を可能にすることができる。スイッチングマトリックスネットワークは、８つの入力及び出力を追加することによって、８つ以上のチャネル経路に対応することができるため、大規模ＭＩＭＯの応用に対応することができる。２８ＧＨｚでの無線信号のファンアウトのためのスイッチング及びスプリッタ、並びに２８ＧＨｚから１０ＧＨｚ未満へのアップコンバートとダウンコンバートの両方のための変換段の組合せは、いずれかの特定のスポークを送信又は受信として使用して、ＳＩＳＯ（単入力単出力：ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｐｕｔ ｓｉｎｇｌｅ ｏｕｔｐｕｔ）及び２度のＭＩＭＯを提供する、多用途性を実現する。

[0101]図１３Ａは、図１３Ｂの切り欠き図の周囲の状況を示すために詳細領域Ａが円で囲まれている、図１の誘電体アンテナアレイ１０１Ａの誘電体ロッド１１０Ａの側面図である。図に示されているように、各誘電体ロッド１１０Ａは、各励振素子１２５Ａによって励振される。励振素子１２５Ａは、１つ又は複数の旋回から成るばねに似た構造を有する、らせん形素子１３０５Ａである。各旋回は、約１波長の外周を有し、約０．２２５波長だけ分離されている。各らせん形素子１３０５Ａは、各誘電体ロッド１１０Ａの基部に埋め込まれる。この埋め込みは、例えば、らせん形素子１３０５Ａを射出成形の内部に挿入し、ポリマー材料を流して、各らせん形素子１３０５Ａを通る各誘電体ロッド１１０Ａ及び／又は各らせん形素子１３０５Ａの周囲の各誘電体ロッド１１０Ａを形成することによって、実現され得る。この例では、らせん構造を作成することによって、８デシベル（ｄＢ）の利得を実現し、コストを削減することができる。誘電体ロッド１１０Ａの円筒に接着によって取り付けられる複数個の手巻きのらせん構造の代わりに、マイクロストリップを、ストリップラインのらせん構造及び誘電体ロッド１１０Ａと、すべて同じ基板内で統合し、１個のアンテナアセンブリを作成することができる。

[0102]図１３Ｂは、図１３Ａの誘電体ロッド１１０Ａの円で囲まれた詳細領域Ａの切り欠き図であり、単一の誘電体ロッド１１０Ａと、共振空洞１３１０Ａに囲まれたらせん形素子１３０５Ａである励振素子１２５Ａとの詳細を示している。各共振空洞１３１０Ａ〜Ｐ（例えば、導電性空洞）は、各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐを囲む各導電性壁１３１５Ａ〜Ｃを含み、各導電性壁１３１５Ａ〜Ｃで形成される。各共振空洞１３１０Ａ〜Ｐの導電性壁１３１５Ａ〜Ｃは、前述した反射コア２３５及び導電性インサート１１９Ａ〜Ｐと同様に、各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの内部でＲＦエネルギーを反射する。らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐ及び共振空洞１３１０Ａ〜Ｐ（導電性壁１３１５Ａ〜Ｃを含む）は、銅、アルミニウム、銀など、又はこれらの組合せなどの、任意の適切な導体又は金属層で形成されてもよい。

[0103]図１３Ａ〜Ｂの例にさらに示されているように、励振素子１２５Ａ〜Ｐによって各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを励起することができ、励振素子１２５Ａ〜Ｐは、各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの基部（例えば、各共振空洞１３１０Ａ〜Ｐの内部）に埋め込まれた各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐである。各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐは、右側円偏波（ＲＣＰ：ｒｉｇｈｔ ｈａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）、左側円偏波（ＬＣＰ：ｌｅｆｔ ｈａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）、又はＲＣＰとＬＣＰの両方を提供するように構成され得る。各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐは、本質的に広帯域であり、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを広い帯域幅（＞３０％）にわたって動作させることができる。

[0104]さまざまな種類の励振素子１２５Ａ〜Ｐを使用して誘電体アンテナアレイ１０１を励振することによって、ＲＦ波（信号）のさまざまな偏波制御状態が実現され得る。図６Ｄの例に示されているように、誘電体アンテナアレイ１０１は、単極によって励振されて、直線偏波を実現することができる。したがって、励振素子１２５Ａ〜Ｐの各々は、直線偏波したＲＦ波を送信又は受信する各単極を含むことができる。図１０の例に示されているように、誘電体アンテナアレイ１０１は、交差した単極によって励振されて、二重直線偏波又は円偏波を実現することができる。したがって、励振素子１２５Ａ〜Ｐの各々は、二重直線偏波又は円偏波したＲＦ波を送信又は受信する各交差した単極（図１０に励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂとして示されている）を含むことができる。ここで、「二重」とは、垂直偏波した信号又は水平偏波した信号のいずれかを受信することを意味する。円偏波した波は、必要に応じて、同じであるが±９０度の位相差を有するＲＦ信号を、交差した単極（図１０に励振素子偏波構成要素１０００Ａ〜Ｂとして示されている）に供給することによって、作り出され得る。図１３Ａ〜Ｂの例に示されているように、誘電体アンテナアレイ１０１は、埋め込まれたらせん形素子によって励振されて、円偏波を実現することができる。したがって、励振素子１２５Ａ〜Ｐの各々は、図１３Ａ〜Ｂに示されているように、円偏波したＲＦ波を送信又は受信する各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐを含むことができる。円偏波は、携帯電話利用者のサポートにおいて最大限の柔軟性を実現することができる。

[0105]したがって、図１のアンテナシステム１００は、１６個のアンテナアレイ１０１Ａ〜Ｐと、励振素子１２５Ａ〜Ｐとして機能する１６個のらせん形素子１３０５Ａ〜Ｐとを含むアンテナアレイ１０１を含むことができる。各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐによって励振されて、ＲＦ波（信号）を送信又は受信する。１６個の各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｐの各々は、各共振空洞１３１０Ａ〜Ｐによって囲まれている。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、図１に示されているように、誘電体アンテナアレイ１０１の中央ハブ１０５から生じることができ、又は図５に示されているような複数の誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅとして積み重ねられ得る。誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅが積み重ねられた場合、各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｐ内の５つの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｅの各々を独立して（別々に）制御するための８０個の個別のらせん形素子１３０５が存在することができる。

[0106]図１４は、スイッチングマトリックスアセンブリ構成内で３つの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｃそれぞれと統合された１８個の独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｒを含むアンテナシステム１００を示している。図に示されているように、各独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｒは、垂直に取り付けられて、スイッチングマトリックスアセンブリを作り出す。各独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｒは、３つの各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｃそれぞれを含んでいる各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｒを含むことができる。したがって、図に示されているように、各誘電体ロッドの積み重ね５１０Ａ〜Ｒは、３つ以上の放射状の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｃを含んでいる。図１４の例では、１８個の独立して制御される出力回路基板１１００Ａ〜Ｒの各々は、２０度離れて、３６０度の有効範囲を可能にすることができる。デジタル垂直及び水平ビームの形成及び操作のためのこの方法は、ケーブル又は複雑なケーブルハーネス及び放射状の要素の層数を増やす能力を使用せずに、ビーム形成／操作の目的の応用及び完全な実装のためのアンテナ角のカスタマイズを可能にする。

[0107]誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｃは、各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｃに関連付けられたらせん形素子１３０５Ａ〜Ｃによって有効化され、円偏波を可能にする。各らせん形素子１３０５Ａ〜Ｃは、製造を簡略化するために、２８ＧＨｚで独立した出力回路基板１１００Ａ〜Ｒに統合されてもよい。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｃは、例えばコストを最小限に抑えるためにオールインワンプロセスを使用して、示された制御回路８００に取り付けられるモジュール式のスタックボード（ｓｔａｃｋｂｏａｒｄ）に取り付けられ得る。

[0108]本明細書に記載された例では、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数及び間隔は、特定の使用事例の場合、及び各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ間のＲＦ信号の減少を最小限に抑えるために、カスタマイズされ得る。各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、各励振素子１２５Ａ〜Ｐによって独立して有効化され得る。各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、ＲＦ信号を受信及び送信することができる。制御回路８００は、いずれかの特定の時間にどの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが有効化されるかという選択における完全な柔軟性を可能にし、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ間の切り替えを可能にするように、実装される。制御回路８００は、ＰＩＮダイオード１１０３Ａ〜Ｐを、極めて迅速なＲＦビームの切り替えを可能にする独立して制御される出力８１０Ａ〜Ｐとして組み込んでもよい。ＲＦビーム管理アルゴリズムを組み込んでいるマイクロコントローラ８０５は、ＲＦ信号を伝達するために、望ましい誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの有効化を命令するための信号を制御回路８００に供給する。

[0109]マイクロコントローラ８０５は、誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを介したＲＦ波の送信のための通信プロトコル及び信号を提供する１つ又は複数の無線装置８６０Ａ〜Ｎとインターフェイスをとる。１つから複数又は全部までの複数の誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐが、同時に有効化され得る。誘電体アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅなどの誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの輪が、互いに積み重ねられ、追加の有効範囲を提供することができる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、スタックボードを介してモジュール方式で取り付けられ、垂直に積み重ねられる誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの数における柔軟性を可能にすることができる。誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐは、垂直方向の有効範囲を最適化するために、任意の角度に傾けることができる。各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの形状は、最適な、又は望ましいビーム形状を生成するようにカスタマイズされ、サイドローブを低減するように先細にされ得る。各誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐの長さは、特定のＲＦ周波数、利得、及びビーム幅に対してカスタマイズされ得る。規定の方法で隣接する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを有効化することによって、生成されたＲＦビームが垂直又は水平に操作され得る。アンテナシステム１００への電力入力は、望ましいデータ速度及び伝送距離を可能にするように調整され得る。隣接する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを有効化することによって、ＲＦビームが誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐ間から生じるようにし、利用者が有効範囲内を移動するときの利得の減少を最小限に抑えることができる。複数のＲＦチェーンを接続することができ、原理的には、アンテナアレイ１０１Ａ〜Ｅ内に存在する誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐと同じ数の独立したＲＦビームを可能にする。アンテナシステム１００は、ＲＦの送信と受信の両方に使用することができ、単一ユーザＭＩＭＯ、多ユーザＭＩＭＯ、及びＳＩＳＯをサポートすることができる。アンテナシステム１００の形状は、特定の使用事例の場合に、単層又は多層の輪、放射状に突き出る誘電体ロッド１１０Ａ〜Ｐを備える球体、及びその他の望ましい形状を含む形状に修正され得る。

[0110]保護の範囲は、以下の特許請求の範囲のみによって制限される。この範囲は、本明細書及び後に続く出願経過を考慮して解釈されたときに、特許請求の範囲内で使用される言語の通常の意味と一致する広さとなるよう意図されており、そのように解釈されるべきであり、すべての構造的及び機能的に同等のものを包含するよう意図されており、そのように解釈されるべきである。それにもかかわらず、特許請求の範囲は、特許法の第１０１項、第１０２項、又は第１０３項の要件を満たさない主題を包含するよう意図されておらず、そのように解釈されるべきではない。そのような主題の意図されない包含は、本明細書によってすべて放棄される。

[0111]すぐ上で述べたことを除き、述べられた内容又は説明された内容は、特許請求の範囲内で列挙されているかどうかに関わらず、構成要素、ステップ、特徴、目的、恩恵、利点、又は同等のものの公衆への献納を引き起こすよう意図されておらず、そのように解釈されるべきではない。

[0112]本明細書において使用された用語及び表現は、本明細書において特に固有の意味が示された場合を除き、それらに対応する照会及び調査の各領域に関して、そのような用語及び表現と一致するそのままの通常の意味を有するということが理解されるであろう。第１及び第２などの関係を示す用語は、そのような実体又は動作の間のそのような実際の関係又は順序を必ずしも必要としないか、又は意味せずに、ある実体又は動作を別の実体又は動作と単に区別するために使用されることがある。用語「備える」、「備えること」、「含む」、「含むこと」、又はこれらの任意のその他の変形は、要素又はステップのリストを備えているか、又は含んでいるプロセス、方法、項目、又は装置が、それらの要素又はステップのみを含むのではなく、明示的に示されていないか、或いはそのようなプロセス、方法、項目、又は装置に固有の他の要素又はステップを含んでもよいように、非排他的包含を含むよう意図されている。「ａ」又は「ａｎ」が前に付く要素は、さらなる制約なしに、この要素を備えるプロセス、方法、項目、又は装置における追加の同一の要素の存在を除外しない。

[0113]特に明記しない限り、以下の特許請求の範囲を含む、本明細書において示されたあらゆる測定、値、評価、位置、大きさ、サイズ、及びその他の仕様は、近似であり、正確ではない。そのような量は、それらの量が関係している機能、及びそれらの量が関連する技術分野において慣習となっているものと一致する、妥当な範囲を有するよう意図されている。例えば、特に明記しない限り、パラメータ値又は同様のものは、規定された量から±１０％程度変化してもよい。

[0114]加えて、前述の「詳細な説明」のさまざまな例において、本開示を簡素化する目的で、さまざまな特徴がまとまってグループ化されるということが、理解され得る。本開示の方法は、請求された例が各請求項において明示的に列挙されている特徴より多い特徴を必要とするという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映しているように、保護される主題は、いずれかの単一の開示された例のすべての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、以下の特許請求の範囲は、本明細書によって「詳細な説明」に組み込まれており、各請求項は、別々に請求される主題として独立している。

[0115]上記では、最良の形態であると考えられるもの及び／又はその他の例について説明したが、これらにおいてさまざまな変更が行われてもよいということ、及び本明細書で開示された主題が、さまざまな形態及び例において実装されてもよいということ、並びにこれらが多数の応用に適用されてもよく、その一部のみが本明細書において説明されていることが、理解される。以下の特許請求の範囲では、本概念の真の範囲に含まれるあらゆる変更及び変形を請求することが意図される。

Claims (50)

1. 複数の給電素子と、
   誘電材料のみから形成された少なくとも１つの誘電体アンテナアレイであって、
   中央ハブであり、各給電素子が前記中央ハブを通って延びる、中央ハブと、
   前記中央ハブから外側に延びる複数の誘電体ロッドであり、前記複数の誘電体ロッドが前記中央ハブの周囲に放射状に配置され、前記複数の誘電体ロッドの各々の断面が先細になっており、各誘電体ロッドが前記複数の給電素子のうちの各１つによって励振される、複数の誘電体ロッドと、
   を含む、少なくとも１つの誘電体アンテナアレイと、
   前記複数の誘電体ロッドのうちの１つ又は複数を励振して無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するように前記複数の給電素子を切り替えるための、前記少なくとも１つの誘電体アンテナアレイに結合された制御回路と、を備える、アンテナシステム。
2. 各々が複数の単極励振素子である複数の励振素子と、
   少なくとも１つの誘電体アンテナアレイであって、
   中央ハブであり、各励振素子が前記中央ハブを通って延び、
   前記中央ハブが、横方向の上面、横方向の下面、及び前記横方向の上面と前記横方向の下面との間に広がる外側の縦の面を含み、
   前記横方向の上面及び前記横方向の下面が、前記中央ハブを通って延びるように励振素子ごとに形成された励振素子の穴を含む、中央ハブと、
   前記横方向の上面又は前記横方向の下面の少なくとも１つの導電帯であって、前記少なくとも１つの導電帯を通って延びるように励振素子ごとに形成された複数の励振素子開口部を含む、少なくとも１つの導電帯と、
   前記中央ハブから外側に延びる複数の誘電体ロッドであって、各誘電体ロッドが前記複数の励振素子のうちの各１つによって励振され、
   前記複数の誘電体ロッドが前記外側の縦の面から外側に横方向に延び、
   前記複数の誘電体ロッドが、前記複数の誘電体ロッドが前記外側の縦の面から延びるところと相対的に上方又は下方に傾斜しているか、或いは平坦である、複数の誘電体ロッドと、
   を含む、少なくとも１つの誘電体アンテナアレイと、
   前記複数の誘電体ロッドのうちの１つ又は複数を励振して無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するように前記複数の励振素子を切り替えるための、前記少なくとも１つの誘電体アンテナアレイに結合された制御回路と、を備える、アンテナシステム。
3. 前記少なくとも１つの導電帯が輪の形状をしており、
   前記複数の単極励振素子が、前記少なくとも１つの導電帯の周囲に環状に配置されており、
   前記複数の単極励振素子が、前記複数の励振素子の穴及び前記複数の励振素子開口部を通って延び、
   前記少なくとも１つの導電帯が前記複数の単極励振素子から絶縁されている、請求項２に記載のアンテナシステム。
4. 前記少なくとも１つの導電帯が、
   前記少なくとも１つの導電帯と各単極励振素子との間の各励振素子開口部によって形成された各空隙、又は
   前記励振素子開口部を満たす誘電材料
   によって前記複数の単極励振素子から絶縁されている、請求項３に記載のアンテナシステム。
5. 前記誘電体アンテナアレイが、前記中央ハブの前記横方向の上面と前記横方向の下面との間に縦方向に延びる反射コアを含み、
   前記反射コアが、前記中央ハブの前記横方向の上面又は前記横方向の下面の前記少なくとも１つの導電帯に電気的に接続されている、請求項２に記載のアンテナシステム。
6. 前記反射コアが前記中央ハブの内側の縦の面を裏打ちする、請求項５に記載のアンテナシステム。
7. 前記制御回路が、マイクロコントローラと、前記マイクロコントローラに結合された独立して制御される出力回路基板と、を含む、請求項２に記載のアンテナシステム。
8. 各々が複数の単極励振素子である複数の励振素子と、
   少なくとも１つの誘電体アンテナアレイであって、
   中央ハブであり、各励振素子が前記中央ハブを通って延び、
   前記中央ハブが、横方向の上面、横方向の下面、及び前記横方向の上面と前記横方向の下面との間に広がる外側の縦の面を含み、
   前記中央ハブが、複数の導電性インサート開口部を前記横方向の上面又は前記横方向の下面に含む、中央ハブと、
   前記複数の導電性インサート開口部の内部に配置された複数の導電性インサートと、
   前記中央ハブから外側に延びる複数の誘電体ロッドであって、各誘電体ロッドが前記複数の励振素子のうちの各１つによって励振され、
   前記複数の誘電体ロッドが前記外側の縦の面から外側に横方向に延び、
   各導電性インサート開口部が、前記複数の誘電体ロッドの各々が前記中央ハブから延びるところの間に形成されており、
   前記複数の誘電体ロッドが、前記複数の誘電体ロッドが前記外側の縦の面から延びるところと相対的に上方又は下方に傾斜しているか、或いは平坦である、複数の誘電体ロッドと、
   を含む、少なくとも１つの誘電体アンテナアレイと、
   前記複数の誘電体ロッドのうちの１つ又は複数を励振して無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するように前記複数の励振素子を切り替えるための、前記少なくとも１つの誘電体アンテナアレイに結合された制御回路と、を備える、アンテナシステム。
9. 前記少なくとも１つの導電帯が、前記複数の導電性インサート開口部の内部に配置された前記複数の導電性インサートを覆い、
   前記少なくとも１つの導電帯が、前記複数の導電性インサートに電気的に接続されている、請求項８に記載のアンテナシステム。
10. 複数の励振素子と、
    複数の誘電体ロッドの積み重ねを形成するために中央ハブと前記中央ハブから外側に延びる複数の誘電体ロッドとを含む複数の積み重ねられた誘電体アンテナアレイを含んでいる誘電体アンテナマトリックスと、
    前記複数の誘電体ロッドのうちの１つ又は複数を励振して無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するように前記複数の励振素子を切り替えるための、前記誘電体アンテナマトリックスに結合された制御回路と、
    を備え、
    各励振素子が前記中央ハブを通って延び、
    各誘電体ロッドの積み重ねが、前記複数の積み重ねられた誘電体アンテナアレイの各々の各誘電体ロッドを含み、
    各誘電体ロッドの積み重ねが、前記複数の励振素子のうちの各１つによって励振され、
    各誘電体ロッドの積み重ねが、前記制御回路によって、前記各励振素子を介して、前記無線周波数波を独立した無線周波数波出力ビームとして送信又は受信するように、分離したチャネルとして独立して制御可能である、アンテナシステム。
11. 前記複数の積み重ねられた誘電体アンテナアレイの前記複数の誘電体ロッドが、前記誘電体アンテナマトリックスの高さに沿って、実質的に重複する外形を有するように揃えられる、請求項１０に記載のアンテナシステム。
12. 各誘電体ロッドの積み重ねを形成する前記複数の積み重ねられた誘電体アンテナアレイの各々の前記各誘電体ロッドが、前記誘電体アンテナマトリックスの前記高さに沿って異なる高さに配置されている、請求項１１に記載のアンテナシステム。
13. 前記誘電体ロッドの積み重ね内の各誘電体ロッドが半波長離れている、請求項１０に記載のアンテナシステム。
14. 前記制御回路が、
    マイクロコントローラと、
    前記マイクロコントローラに結合された複数の独立して制御される出力と、を含み、各独立して制御される出力が、前記マイクロコントローラによって操作されると共に、各誘電体ロッドの積み重ねに結合されて、各励振素子を介して前記無線周波数波を送信又は受信する、請求項１０に記載のアンテナシステム。
15. 各独立して制御される出力が、前記マイクロコントローラからの各切り替え制御信号に基づいてオン又はオフになるように構成されており、
    前記独立して制御される出力が、スイッチ、中継装置、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、又はトランジスタである、請求項１４に記載のアンテナシステム。
16. 前記各切り替え制御信号に基づいて、各独立して制御される出力が、前記各誘電体ロッドの積み重ねを制御して、前記各励振素子を介して前記無線周波数波を送信又は受信するように構成されている、請求項１４に記載のアンテナシステム。
17. 前記制御回路が、各独立して制御される出力に電気的に接続された無線周波数入力ストリップを含み、
    前記制御回路が複数の電気的接触をさらに含み、各電気的接触が、前記各励振素子に電気的に接続され、各独立して制御される出力に電気的に接続されており、
    前記マイクロコントローラが、
    前記各切り替え制御信号を使用して前記各独立して制御される出力をオンにし、前記無線周波数入力ストリップを前記各励振素子に電気的に接続して、前記無線周波数波の無線周波数波ビーム角を広くし、
    前記各切り替え制御信号を使用して前記各独立して制御される出力をオフにし、前記無線周波数入力ストリップを前記各励振素子から電気的に切断して、前記無線周波数波の前記無線周波数波ビーム角を狭くするように構成されている、請求項１６に記載のアンテナシステム。
18. 複数の励振素子であって、前記複数の励振素子の各々が、
    （ｉ）直線偏波した無線周波数波を送信又は受信する各単極、
    （ｉｉ）二重直線偏波又は円偏波した無線周波数波を送信又は受信する各交差した単極、又は
    （ｉｉｉ）円偏波した無線周波数波を送信又は受信する各埋め込まれたらせん形素子を含む、複数の励振素子と、
    少なくとも１つの誘電体アンテナアレイであって、
    中央ハブであり、各励振素子が前記中央ハブを通って延びる、中央ハブと、
    前記中央ハブから外側に延びる複数の誘電体ロッドであって、各誘電体ロッドが前記複数の励振素子のうちの各１つによって励振される、複数の誘電体ロッドと、
    を含む、少なくとも１つの誘電体アンテナアレイと、
    前記複数の誘電体ロッドのうちの１つ又は複数を励振して無線周波数（ＲＦ）波を送信又は受信するように前記複数の励振素子を切り替えるための、前記少なくとも１つの誘電体アンテナアレイに結合された制御回路と、を備え、
    前記制御回路が、
    マイクロコントローラと、
    前記マイクロコントローラに結合された独立して制御される出力回路基板と、を含み、
    前記独立して制御される出力回路基板が複数の独立して制御される出力回路を含み、各独立して制御される出力回路が、
    各供給側の１／４波長伝送線セクションと、
    各アンテナ側の１／４波長伝送線セクションと、
    前記各供給側の１／４波長伝送線セクションと前記各アンテナ側の１／４波長伝送線セクションとの間に結合された各短絡スイッチとを含む、アンテナシステム。
19. 前記複数の誘電体ロッドが、前記中央ハブの周囲に放射状に配置され、
    前記複数の誘電体ロッドの各々が、円形、楕円形、多角形、又はこれらの一部の形状をしている断面を有する、請求項１８に記載のアンテナシステム。
20. 前記複数の誘電体ロッドの各々の前記断面が先細になっており、
    前記複数の誘電体ロッドの各々及び前記中央ハブが、ポリスチレン、ポリエチレン、他のポリマー、又はセラミックで形成されている、請求項１９に記載のアンテナシステム。
21. 前記中央ハブが、横方向の上面、横方向の下面、及び前記横方向の上面と前記横方向の下面との間に広がる外側の縦の面を含み、
    前記複数の誘電体ロッドが前記外側の縦の面から外側に横方向に延び、
    前記複数の誘電体ロッドが、前記複数の誘電体ロッドが前記外側の縦の面から延びるところと相対的に上方又は下方に傾斜しているか、或いは平坦である、請求項１８に記載のアンテナシステム。
22. 前記横方向の上面又は前記横方向の下面が前記中央ハブの外周を定め、
    前記外周が円形、楕円形、多角形、又はこれらの一部の形状をしている、請求項２１に記載のアンテナシステム。
23. 前記各短絡スイッチが、前記マイクロコントローラからの各切り替え制御信号に基づいてオン又はオフに切り替わるように構成されており、
    前記各切り替え制御信号に基づいて前記各短絡スイッチがオンに切り替えられた場合、前記各短絡スイッチがグランドに短絡し、
    前記各切り替え制御信号に基づいて前記各短絡スイッチがオフに切り替えられた場合、前記無線周波数波が、前記各供給側の１／４波長伝送線セクションと前記各アンテナ側の１／４波長伝送線セクションとの間の前記各切り替え短絡を通過する、請求項１８に記載のアンテナシステム。
24. 前記独立して制御される出力回路基板が、回路基板上又は回路基板内に形成された複数のビアを含み、
    前記各短絡スイッチが、各ビアを介してグランドに接続されるように構成されている、請求項２３に記載のアンテナシステム。
25. 前記各短絡スイッチが、少なくとも１つの各制御信号端子を含み、
    前記各切り替え制御信号が前記少なくとも１つの制御信号端子に印加される、請求項２３に記載のアンテナシステム。
26. 前記各短絡スイッチが各ＲＦ供給側端子を含み、
    前記ＲＦ供給側端子が前記各供給側の１／４波長伝送線セクションに結合されており、
    前記各短絡スイッチが各アンテナ側端子を含み、
    前記各アンテナ側端子が前記各アンテナ側の１／４波長伝送線セクションに結合されている、請求項１８に記載のアンテナシステム。
27. 前記各短絡スイッチがＰＩＮダイオードを含み、
    前記各供給側の１／４波長伝送線セクション及び前記各アンテナ側の１／４波長伝送線セクションが、同軸ケーブル、マイクロストリップ、又は導波管を含む、請求項１８に記載のアンテナシステム。
28. 無線装置と、
    前記無線装置に接続された無線入出力線と、をさらに備えており、
    前記独立して制御される出力回路基板が、前記無線周波数波を前記無線装置との間で伝達するために、前記無線入出力線に接続された無線周波数入出力ストリップを含む、請求項１８に記載のアンテナシステム。
29. 各独立して制御される出力回路が、各供給側の直流（ＤＣ）ブロックコンデンサ及び各アンテナ側の直流ブロックコンデンサを含み、
    前記各供給側の１／４波長伝送線セクションが、前記各供給側の直流ブロックコンデンサを介して前記無線周波数入出力ストリップに結合されており、
    前記各アンテナ側の１／４波長伝送線セクションが、前記各アンテナ側の直流ブロックコンデンサを介して各励振素子のための電気的接触に結合されている、請求項２８に記載のアンテナシステム。
30. 複数の無線装置と、
    各無線装置に接続された各無線入出力線と、
    複数の独立して制御される出力回路基板と、をさらに備えており、
    各独立して制御される出力回路基板が、前記無線周波数波を前記各無線装置との間で伝達するために、前記各無線入出力線に結合された各無線周波数入出力ストリップを含む、請求項１８に記載のアンテナシステム。
31. 複数の誘電体ロッドの積み重ねと、
    複数の独立して制御される出力回路基板を含む制御回路であって、各独立して制御される出力回路基板が各誘電体ロッドの積み重ねを有し、前記各誘電体ロッドの積み重ねが各複数の誘電体ロッドを有する、制御回路と、
    を備え、
    前記制御回路は、（ｉ）前記複数の誘電体ロッドの積み重ね、及び（ｉｉ）前記各誘電体ロッドの積み重ねの前記各複数の誘電体ロッドを選択して、放射又は受信される無線周波数（ＲＦ）波のビームを調整する、アンテナシステム。
32. 前記複数の独立して制御される出力回路基板の各々は、実質的に垂直方向に向けられて、ほぼ３６０度の有効範囲を可能にするスイッチングマトリックスを形成する、請求項３１に記載のアンテナシステム。
33. 前記複数の独立して制御される出力回路基板は、放射状に配置される、請求項３２に記載のアンテナシステム。
34. 各独立して制御される出力回路基板は、各モジュール式のスタックボードを含む、請求項３１に記載のアンテナシステム。
35. 前記各複数の誘電体ロッドは、前記各モジュール式のスタックボードに取り付けられ、
    前記各複数の誘電体ロッドは、ほぼ水平に向けられている、請求項３４に記載のアンテナシステム。
36. 各誘電体ロッドの積み重ねは、少なくとも３つの各誘電体ロッドを含む、請求項３５に記載のアンテナシステム。
37. 前記複数の独立して制御される出力回路基板の各々は、約２０度離れている、請求項３１に記載のアンテナシステム。
38. 前記複数の独立して制御される出力回路基板は、少なくとも１６個の独立して制御される出力回路基板を含む、請求項３７に記載のアンテナシステム。
39. 前記複数の独立して制御される出力回路基板は、１８個の独立して制御される出力回路基板を含む、請求項３７に記載のアンテナシステム。
40. 各誘電体ロッドの積み重ねは、３個の各誘電体ロッドを含む、請求項３１に記載のアンテナシステム。
41. 前記制御回路は、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ファームウェア、又はそれらの組み合わせをさらに含む、請求項３１に記載のアンテナシステム。
42. 無線装置をさらに備え、前記制御回路が前記無線装置に接続される、請求項３１に記載のアンテナシステム。
43. 前記制御回路が、
    プロセッサと、
    前記プロセッサからアクセス可能なメモリと、
    前記メモリに格納されたＲＦビーム制御プログラミングと、
    を含み、
    前記プロセッサによって前記ＲＦビーム制御プログラミングが実行されると、前記各複数の誘電体ロッドの位置及び数を選択して前記ビームを調整するように前記制御回路が設定される、請求項４１に記載のアンテナシステム。
44. 入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス及びセンサをさらに備え、
    前記Ｉ／Ｏインターフェイスは、前記センサによって生成されたセンサデータを受信し、
    前記プロセッサによって前記ＲＦビーム制御プログラミングが実行されると、前記センサデータに基づいて前記各複数の誘電体ロッドの位置及び数を選択するように前記制御回路が設定される、請求項４３に記載のアンテナシステム。
45. 前記各複数の誘電体ロッドの位置及び数を前記選択することによって、前記ビームが拡大又は縮小されることによって前記ビームが調整される、請求項４３に記載のアンテナシステム。
46. 前記制御回路が、
    プロセッサと、
    前記プロセッサからアクセス可能なメモリと、
    前記メモリに格納されたＲＦビーム制御プログラミングと、
    を含み、
    前記プロセッサによって前記ＲＦビーム制御プログラミングが実行されると、前記各複数の誘電体ロッドの積み重ねの位置及び数を選択して前記ビームを調整するように前記制御回路が設定される、請求項４１に記載のアンテナシステム。
47. 入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス及びセンサをさらに備え、
    前記Ｉ／Ｏインターフェイスは、前記センサによって生成されたセンサデータを受信し、
    前記プロセッサによって前記ＲＦビーム制御プログラミングが実行されると、前記センサデータに基づいて前記各複数の誘電体ロッドの積み重ねの位置及び数を選択するように前記制御回路が設定される、請求項４６に記載のアンテナシステム。
48. 前記各複数の誘電体ロッドの積み重ねの位置及び数を前記選択することによって、前記ビームが拡大又は縮小されることによって前記ビームが調整される、請求項４６に記載のアンテナシステム。
49. 前記Ｉ／Ｏインターフェイスは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートを含む、請求項４６に記載のアンテナシステム。
50. 前記制御回路が、
    プロセッサと、
    前記プロセッサからアクセス可能なメモリと、
    前記メモリに格納されたＲＦビーム制御プログラミングと、
    を含み、
    前記プロセッサによって前記ＲＦビーム制御プログラミングが実行されると、（ｉ）前記各複数の誘電体ロッドの積み重ね、及び（ｉｉ）前記各複数の誘電体ロッドの位置及び数を選択して前記ビームを調整するように前記制御回路が設定される、請求項４１に記載のアンテナシステム。

Images