図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2019年1月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題・解決手段

セル(例えば、液晶セル(LC)セル、RFMEMSセル、その他)を駆動する直接駆動機構のための方法及び装置が本明細書で開示される。1つの実施形態において、アンテナは、1又は2以上のセル(例えば、液晶(LC)セル、RF MEMSセルなど)を各々が含む複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子のアレイと、セルの各々に電圧を提供するためにアンテナ素子のアレイのセルに結合された駆動回路と、セルがオン又はオフであるかどうかを決定するため各セルに対するデータ値を格納するメモリと、を備える。

概要

背景

薄膜トランジスタ(TFT)製造プロセスを利用したアンテナアレイの一部の実施構成は、低い電圧保持率を伴う高複屈折液晶(LC)の使用に起因して、アレイリフレッシュ速度限界がある。すなわち、低い電圧保持率は、高複屈折LCに起因するアレイのリフレッシュ速度の限界と同時に生じる。これを補償するために、過度電圧降下を防ぐために大きな蓄積キャパシタが必要になることが多い。大きな蓄積キャパシタは、典型的なアモルファスシリコンTFTの不十分なチャネル抵抗dsと組み合わされて大きな荷電時定数を生じ、これによりアンテナトラッキング速度要件を達成するリフレッシュ速度が妨げられる。

より具体的には、標準的なマトリクスアーキテクチャのLC交流(AC)駆動電圧を生成する1つの方法は、各LCセルに正電圧充電し、各行を順次的にアドレス指定して、LCセルに負電圧を充電し、次いで、所望のLC駆動周波数を維持するのに十分に速い速度で各行を再度順次的にアドレス指定することである。この方法は、駆動周波数×行数の速度でマトリクス更新することを必要とする。この方法は、LCセル及び蓄積キャパシタを充電する時間が増加大するにつれて難しくなる。この充電時間を設定する蓄積キャパシタンスの値は、TFT寄生ゲートキャパシタンス及びLC「キックバック」電圧へのその効果によって決定される。キックバック電圧を最小にするためには、蓄積キャパシタンスを大きくする必要がある。しかしながら、大きな蓄積キャパシタンスは、大きな充電時間、及びひいては低いリフレッシュ速度を意味する。

概要

セル(例えば、液晶セル(LC)セル、RFMEMSセル、その他)を駆動する直接駆動機構のための方法及び装置が本明細書で開示される。1つの実施形態において、アンテナは、1又は2以上のセル(例えば、液晶(LC)セル、RF MEMSセルなど)を各々が含む複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子のアレイと、セルの各々に電圧を提供するためにアンテナ素子のアレイのセルに結合された駆動回路と、セルがオン又はオフであるかどうかを決定するため各セルに対するデータ値を格納するメモリと、を備える。

目的

より具体的には、標準的なマトリクスアーキテクチャのLC交流(AC)駆動電圧を生成する1つの方法は、各LCセルに正電圧を充電し、各行を順次的にアドレス指定して、LCセルに負電圧を充電し、次いで、所望のLC駆動周波数を維持するのに十分に速い速度で各行を再度順次的にアドレス指定することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

1又は2以上のセルを各々が含む複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子のアレイと、前記セルの各々に電圧を提供するために前記アンテナ素子のアレイのセルに結合された駆動回路と、前記セルがオン又はオフであるかどうか決定するため前記セルの各々に対するデータ値を格納するメモリと、を備える、アンテナ

請求項2

前記1又は2以上のセルは、液晶(LC)セルを含む、請求項1に記載のアンテナ。

請求項3

前記1又は2以上のセルは、MEM無線周波数(RF)共振器セルを含む、請求項1に記載のアンテナ。

請求項4

前記駆動回路は、複数のセルドライバを含み、前記セルの各々に対して前記セルドライバを1つ有する、請求項1に記載のアンテナ。

請求項5

前記セルドライバは、制御信号応答して第1の電圧又は第2の電圧を前記セルに提供するよう作動するスイッチを含み、前記第1の電圧は、前記セルのON状態電圧であり、前記第2の電圧は、前記セルのOFF状態電圧であり、前記制御信号は、前記セルに関連付けられた前記メモリ内の1つのデータ値に応答する、請求項4に記載のアンテナ。

請求項6

前記第1の電圧はAC電圧であり、前記第2の電圧は接地電圧である、請求項5に記載のアンテナ。

請求項7

前記メモリ及び前記駆動回路用コントローラは、前記セルの1つのグループに対して共通のON状態電圧及びOFF状態電圧を有する前記アレイにおける前記アンテナ素子に対して周辺に配置され、前記ON状態電圧は、前記セルの1つのグループに対して同じ周波数である、請求項4に記載のアンテナ。

請求項8

前記セルドライバの各々は、制御信号に応答して第1の電圧又は第2の電圧を前記セルに提供するよう作動するスイッチに結合された前記メモリの一部を含み、前記第1の電圧は前記セルのON状態電圧であり、前記第2の電圧は前記セルのOFF状態電圧であり、前記制御信号は、前記セルドライバにおける前記メモリの一部からの出力である、請求項4に記載のアンテナ。

請求項9

前記メモリの一部は、前記セルドライバが駆動することになる前記セルについて前記セルがON状態又はOFF状態になるかを指示するデータ値を受け取るために結合されたデータ入力と、前記制御信号を出力して前記スイッチを制御するよう作動するラッチ出力と、を有するラッチを含む、請求項8に記載のアンテナ。

請求項10

前記セルドライバはマトリクス構成で配列され、前記駆動回路は、複数の行信号及び複数の列信号を含み、前記複数の行信号の個々の行信号は、前記セルドライバの1つのグループにおける前記ラッチのイネーブル入力に結合されており、前記複数の列信号の個々の列信号は、前記セルドライバの1つのグループにおける前記ラッチのデータ入力に結合されている、請求項9に記載のアンテナ。

請求項11

前記駆動回路は、前記メモリのデータ値を更新することによって更新されたマトリクスを有するマトリクス駆動回路を含む、請求項1に記載のアンテナ。

請求項12

前記電圧は交流(AC)電圧である、請求項1に記載のアンテナ。

請求項13

アンテナ給電部であって、前記給電部から同心円状に伝播する給電波を入力するためのアンテナ給電部と、複数のスロットと、複数のパッチと、を更に備え、前記パッチの各々は、前記セルを使用する複数のスロットにおいて1つのスロットの上の同一場所に配置され且つ前記1つのスロットから分離されて、パッチ/スロットのペアを形成しており、前記ピッチ/スロットの各ペアは、制御パターンによって指定された前記ペアにおける前記パッチに対する電圧の印加に基づいてターンオフ又はオンされる、請求項1に記載のアンテナ。

請求項14

前記アンテナ素子は、ホログラムビーム誘導で使用するための周波数帯域のビームを形成するよう制御され且つ共に作動する、請求項1に記載のアンテナ。

請求項15

前記アンテナ素子のアレイは、同調スロットアレイの一部であり、前記同調型スロットアレイにおける前記アンテナ素子は、1又は2以上のリング状で配置される、請求項1に記載のアンテナ。

請求項16

前記スロットアレイは、複数のスロットを含み、前記スロットの各々は、所与の周波数で所望の散乱を提供するように同調される、請求項15に記載のアンテナ。

請求項17

前記複数のスロットの各スロットは、前記各スロットの中央位置にて衝突する円筒状の給電波に対して+45度又は−45度の何れかに配向されて、前記スロットアレイは、前記円筒状給電波の伝播方向に対して+45度回転された前記スロットの第1のセットと、前記円筒状給電波の伝播方向に対して−45度回転された前記スロットの第2のセットと、を含むようになる、請求項16に記載のアンテナ。

請求項18

1又は2以上のセルを各々が含む複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子のアレイであって、前記アンテナ素子のうちの少なくとも1つのグループが、ホログラムビーム誘導で使用するための周波数帯域のビームを形成するよう制御され且つ共に作動する、アンテナ素子のアレイと、前記アンテナ素子のアレイにおける前記各セルについて前記セルがオン状態又はオフ状態になるかを指示するデータ値を格納するメモリと、前記アンテナ素子のアレイにおける前記セルに結合された複数のセルドライバを有するマトリクス駆動回路であって、前記メモリ内の前記データ値に基づく前記各セルがオン状態又はオフ状態にあるかに基づいて前記セルの各々に異なる電圧を提供する、マトリクス駆動回路と、を備える、アンテナ。

請求項19

前記1又は2以上のセルは、液晶(LC)セルを含む、請求項18に記載のアンテナ。

請求項20

前記1又は2以上のセルは、MEMS無線周波数(RF)共振器セルを含む、請求項18に記載のアンテナ。

請求項21

前記セルドライバは、制御信号に応答して第1の電圧又は第2の電圧を前記セルに提供するよう作動するスイッチを含み、前記第1の電圧は、前記セルのON状態電圧であり、前記第2の電圧は、前記セルのOFF状態電圧であり、前記制御信号は、前記セルに関連付けられた前記メモリ内の1つのデータ値に応答する、請求項18に記載のアンテナ。

請求項22

前記第1の電圧はAC電圧であり、前記第2の電圧は接地電圧である、請求項21に記載のアンテナ。

請求項23

前記メモリ及び前記駆動回路用のコントローラは、前記セルの1つのグループに対して共通のON状態電圧及びOFF状態電圧を有する前記アレイにおける前記アンテナ素子に対して周辺に配置され、前記ON状態電圧は、前記セルの1つのグループに対して同じ周波数である、請求項18に記載のアンテナ。

請求項24

前記セルドライバの各々は、制御信号に応答して第1の電圧又は第2の電圧を前記セルに提供するよう作動するスイッチに結合された前記メモリの一部を含み、前記第1の電圧は前記セルのON状態電圧であり、前記第2の電圧は前記セルのOFF状態電圧であり、前記制御信号は、前記セルドライバにおける前記メモリの一部からの出力である、請求項18に記載のアンテナ。

請求項25

前記メモリの一部は、前記セルドライバが駆動することになる前記セルについて前記セルがON状態又はOFF状態になるかを指示するデータ値を受け取るために結合されたデータ入力と、前記制御信号を出力して前記スイッチを制御するよう作動するラッチ出力と、を有するラッチを含む、請求項24に記載のアンテナ。

請求項26

前記セルドライバはマトリクス構成で配列され、前記駆動回路は、複数の行信号及び複数の列信号を含み、前記複数の行信号の個々の行信号は、前記セルドライバの1つのグループにおける前記ラッチのイネーブル入力に結合されており、前記複数の列信号の個々の列信号は、前記セルドライバの1つのグループにおける前記ラッチのデータ入力に結合されている、請求項25に記載のアンテナ。

請求項27

前記マトリクス駆動回路は、前記メモリのデータ値を更新することによって更新されたマトリクスを有する、請求項18に記載のアンテナ。

請求項28

アンテナ給電部であって、前記給電部から同心円状に伝播する給電波を入力するためのアンテナ給電部と、複数のスロットと、複数のパッチと、を更に備え、前記パッチの各々は、前記セルを使用する複数のスロットにおいて1つのスロットの上の同一場所に配置され且つ前記1つのスロットから分離されて、パッチ/スロットのペアを形成しており、前記ピッチ/スロットの各ペアは、制御パターンによって指定された前記ペアにおける前記パッチに対する電圧の印加に基づいてターンオフ又はオンされる、請求項18に記載のアンテナ。

請求項29

各々がセルを含む複数のアンテナ素子を有するアンテナを制御する方法であって、前記方法は、前記複数のアンテナ素子のどのセルがON状態及びOFF状態になるかを決定するステップと、前記決定の結果に基づいて、前記セルの各々が前記ON状態又は前記OFF状態になるかを指示するデータ値を前記セルのためのメモリ位置においてプログラミングするステップと、前記メモリ位置においてプログラムされたデータ値に基づいて前記セルに電圧を駆動するステップと、を含む、方法。

請求項30

前記セルに電圧を駆動するステップは、制御信号に応答して前記セルの1つのグループにおける各セルに第1の電圧又は第2の電圧を提供するスイッチを制御するステップを含み、前記第1の電圧は、前記セルのON状態電圧であり、前記第2の電圧は、前記セルのOFF状態電圧であり、前記制御信号は、前記セルに関連付けられたメモリ位置にてプログラムされた1つのデータ値に応答する、請求項29に記載の方法。

請求項31

前記第1の電圧はAC電圧であり、前記第2の電圧は接地電圧である、請求項30に記載の方法。

請求項32

前記セルのための前記メモリ位置にてデータ値をプログラミングするステップは、前記セルに電圧を駆動するよう作動する複数のセルドライバの各々においてメモリを設定するステップを含み、前記メモリ位置にてプログラムされたデータ値に基づいて前記セルに電圧を駆動するステップは、前記セルの1つのグループにおける前記セルドライバの各々に出力を生成するステップを含み、前記出力は前記制御信号である、請求項29に記載の方法。

請求項33

行制御信号を使用してマトリクスにおける前記セルドライバの行を選択し、前記セルドライバの行における各セルドライバのメモリにデータを格納させる列制御信号を順次アサートする、ことによって前記セルドライバの行における前記メモリの行を順次プログラミングするステップを更に含む、請求項32に記載の方法。

技術分野

0001

優先権
本特許出願は、2015年12月15日に出願された、名称「a−Si分散直接駆動マトリクス構成におけるアナログスイッチを備えたメモリセル(a−Si DISTRIUTED DIRECT DRIVE: AMEMORY CELLWITH ANALOG SWITCH IN A MATRIX CONFIGURATION)」の対応する仮特許出願第62/267,719号に対する優先権を主張し、当該仮特許出願は、引用により本明細書に組み込まれる。

0002

本発明の実施形態は、アンテナの分野に関し、より詳細には、本発明の実施形態は、アンテナ素子アレイにおいて複数のセルを駆動する直接駆動部を有するアンテナに関する。

背景技術

0003

薄膜トランジスタ(TFT)製造プロセスを利用したアンテナアレイの一部の実施構成は、低い電圧保持率を伴う高複屈折液晶(LC)の使用に起因して、アレイリフレッシュ速度限界がある。すなわち、低い電圧保持率は、高複屈折LCに起因するアレイのリフレッシュ速度の限界と同時に生じる。これを補償するために、過度電圧降下を防ぐために大きな蓄積キャパシタが必要になることが多い。大きな蓄積キャパシタは、典型的なアモルファスシリコンTFTの不十分なチャネル抵抗dsと組み合わされて大きな荷電時定数を生じ、これによりアンテナトラッキング速度要件を達成するリフレッシュ速度が妨げられる。

0004

より具体的には、標準的なマトリクスアーキテクチャのLC交流(AC)駆動電圧を生成する1つの方法は、各LCセルに正電圧充電し、各行を順次的にアドレス指定して、LCセルに負電圧を充電し、次いで、所望のLC駆動周波数を維持するのに十分に速い速度で各行を再度順次的にアドレス指定することである。この方法は、駆動周波数×行数の速度でマトリクス更新することを必要とする。この方法は、LCセル及び蓄積キャパシタを充電する時間が増加大するにつれて難しくなる。この充電時間を設定する蓄積キャパシタンスの値は、TFT寄生ゲートキャパシタンス及びLC「キックバック」電圧へのその効果によって決定される。キックバック電圧を最小にするためには、蓄積キャパシタンスを大きくする必要がある。しかしながら、大きな蓄積キャパシタンスは、大きな充電時間、及びひいては低いリフレッシュ速度を意味する。

先行技術

0005

仮特許出願第62/267,719号明細書

課題を解決するための手段

0006

本明細書において、セル(例えば、液晶(LC)セル、MEMSセル、その他)を駆動する直接駆動機構のための方法及び装置が開示される。1つの実施形態において、アンテナは、1又は2以上のセルを各々が備えた複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子アレイと、セルの各々に電圧を供給するためにアンテナ素子アレイのセルに結合された駆動回路と、セルがオンオフかを決定するため各セルに対するデータ値を格納するメモリと、を備える。

0007

本発明は、以下に示す詳細な説明及び本発明の様々な実施形態の添付図面からより完全に理解されるであろうが、これらは、本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、説明及び理解のためのものに過ぎないと考えるべきである。

図面の簡単な説明

0008

セルドライバの1つの実施形態を示す図である。
セルドライバがアンテナアレイを駆動するよう配列された例示的な構成を示す図である。
セルドライバを制御するための直列シフトレジスタを備えたアンテナマトリクスの1つの実施形態を示す図である。
ローカルメモリを含むセルドライバの1つの実施形態のブロック図である。
セルドライバがマトリクス状に配列されたマトリクス構成の1つの実施形態を示す図である。
セルドライバを制御するための直列シフトレジスタを備えたアンテナマトリクスの別の実施形態を示す図である。
復号及び出力ドライバの1つの実施形態の回路図の1つの実施形態を示す図である。
双安定ビットレジスタを備えたセルドライバ回路図の1つの実施形態を示す図である。
キャパシタ1ビットレジスタを備えたセルドライバ回路図の1つの実施形態を示す図である。
例示的な出力電圧プロットを示す図である。
円筒波給電を提供するために使用される同軸給電部の1つの実施形態の上面図である。
円筒給電アンテナの入力給電部の周り同心リング状に配置されたアンテナ素子の1又は2以上のアレイを有する開口面を示す図である。
接地面及び再構成可能共振器層を含む1つの行のアンテナ素子を示す斜視図である。
同調型共振器スロットの1つの実施形態を示す図である。
物理的アンテナ開口面の1つの実施形態の断面図である。
スロットアレイを生成するための様々な層の1つの実施形態を示す図である。
スロットアレイを生成するための様々な層の1つの実施形態を示す図である。
スロットアレイを生成するための様々な層の1つの実施形態を示す図である。
スロットアレイを生成するための様々な層の1つの実施形態を示す図である。
円筒状給電アンテナ構造の1つの実施形態の側面図である。
外向き波を有するアンテナシステムの別の実施形態を示す図である。
アンテナ素子に対するマトリクス駆動回路の配置の1つの実施形態を示す図である。
PWMグレーシェーディングを達成するために液晶全体に印加された様々な電圧波形フレーム時間を示す図である。
テレビジョンシステムで同時に二重受信を実行する通信ステムの1つの実施形態のブロック図である。
同時送信及び受信経路を有する通信システムの別の実施形態のブロック図である。

実施例

0009

アンテナ素子を駆動する直接駆動部を備えたアンテナ及びこれを用いる方法が開示される。1つの実施形態において、直接駆動部は、セルのアンテナアレイ全体に分散された複数のセルドライバを含む。1つの実施形態において、セルは、液晶(LC)セルである。別の実施形態において、セルは、微小電気機械システム(MEMS)の無線周波数(RF)共振器セルであり、本明細書では各々をMEMSセルと呼ぶ。他のタイプのセルを使用して、本明細書で記載される直接駆動技術によって駆動することができる。1つの実施形態において、各セルドライバは、アンテナにおいてマトリクス構成で配置されたメモリセル及びアナログスイッチを含む。

0010

以下の説明では、本発明のより完全な解説を提供するために多くの詳細事項が記載されている。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細事項なしで実施できることは当業者には明らかであろう。場合によっては、本発明を曖昧にするのを避けるために、周知の構造及び装置は、詳細には示さずにブロック図の形式で示される。

0011

以下の説明において、直接駆動部は、LCセルとの関連で説明される点に留意されたい。LCセルの代わりに、RFMEMSセル又は他のタイプのセルを使用することもできる。異なるセルタイプに関連付けられる特定の実施構成の特徴が明らかにされる。

0012

1つの実施形態において、アンテナは、直接駆動制御システムを介して制御される複数のセルを含む。直接駆動制御システムは、各セルに対する制御信号を生成する。1つの実施形態において、各セルがLCセルを含み、各セルのスイッチは、直接駆動制御システムからの制御信号に基づいて、セルに選択的に電圧を渡す。1つの実施形態において、このスイッチは、LCセルに交流(AC)又は接地(GND)電圧を選択的に渡してAC LCセル電圧を生成するトランジスタ(例えば、薄膜トランジスタ(TFT))を含む。これは、LCキャパシタンス上で正のDC電圧と負のDC電圧を切り換えることによってLCセル上に電圧を生成するDC直接駆動システムとは対照的である。

0013

1つの実施形態において、直接駆動制御システムは、マトリクス駆動構成を含む。このタイプの直接駆動部は、マトリクス更新速度を低減し、蓄積キャパシタンスの必要性を排除し、従ってより高い駆動周波数を可能にする。これは、セルがONかOFFかを決定するために各セルがローカルメモリを有する場合に達成することができる。

0014

図1は、セルドライバの1つの実施形態のブロック図である。1つの実施形態において、セルドライバは、LC上でAC電圧を駆動する。1つの実施形態において、アンテナアレイにおける各アンテナ素子に対して1つのセルドライバが存在する。図1のセルドライバを含むアンテナアレイの実施例について、以下で詳細に説明する。以下の説明において、LCは、直接駆動制御システムによって駆動されているセルである点に留意されたい。しかしながら、直接駆動制御システムを使用して、他のタイプのメタマテリアルを含む他のタイプのセルを駆動することもできる。

0015

図1を参照すると、セルドライバ100は、ON/OFF入力102に結合され且つこれによって制御されるマルチプレクサ(mux)111又は他のスイッチを含む。ON/OFF入力102は、インバータ110並びにmux111の入力に結合される。インバータ110の出力は、mux111に結合される。駆動入力101は、mux111の1つの入力に結合され、接地(GND)104は、mux111の別の入力に結合される。1つの実施形態において、駆動入力101は、LC120をON状態に駆動するための所望の電圧及び周波数を有するAC LC駆動電圧を受け取る。別の実施形態において、セルがMEMSセルであるときには、駆動入力101は、MEMSをON状態に駆動するための所望の電圧を有するDC MEMS駆動電圧を受け取る。これはDC電圧とすることができる。

0016

ON/OFF入力102は、mux111のマルチプレクシング多重化)を制御し、これにより出力(OUT)103に提示されるGND104又は駆動入力101を選択させるようにする。

0017

Vpp、GND、及びVssは、セルドライバ100の内部制御論理電力を供給するのに使用されるDCバイアス電圧である。

0018

1つの実施形態において、ON/OFF入力の値は、アンテナアレイコントローラによって制御されるレジスタから提供される。図2は、セルドライバがアンテナアレイを駆動するよう配列される例示的な構成を示す。図2を参照すると、セルドライバ2001−200nから20k1−20knは、行と列の形態で配置される。行及び列は互いに垂直に図示されているが、1つの実施形態において、このマトリクス構成は、アンテナアレイの実際のレイアウトではなく、マトリクス構成の直接駆動制御を例証する目的の論理レイアウトに過ぎない点に留意されたい。

0019

図2において、制御装置は、アレイの周辺に配置される。各セルドライバのON/OFF入力は、セルのアレイの外側に配置されたレジスタによって個々に駆動される。複数の並列レジスタ2101−210nは、マトリクスパターン生成器211からの制御信号に結合されて応答し、並列出力制御信号を生成する。マトリクスパターン生成器211は、アンテナアレイコントローラ200の一部であり、レジスタ2101−210nにON/OFFセルドライバ入力のための出力回線上で信号を出力させる制御信号を生成する。換言すると、マトリクスパターン生成器は、値をレジスタにロードして、時間的瞬間にセルドライバの何れをONにし、何れをオフにするかを制御する。すなわち、出力回線の各々は、アレイにおけるセルドライバのON/OF入力の1つに結合され、当該セルドライバの動作を制御する。

0020

1つの実施形態において、アンテナセルは、アンテナアレイにおいてリングで配列され、レジスタ2101−210nは、これらのリングの1つの周辺に配置される。しかしながら、これは必須要件ではない。別の実施形態において、レジスタ2101−210nは、アンテナアレイ全体で利用可能なスペースが存在するかどうかに基づいて、アレイセルドライバ全体に広げることができる。

0021

駆動生成器212は、セルドライバの駆動入力の各々に結合された駆動電圧を生成する。1つの実施形態において、駆動電圧は、+/−5ボルト間で変動する。しかしながら他の実施形態において、他の電圧値を使用してLCセルを駆動することができる。別の実施形態において、電圧は+/−10Vである。1つの実施形態において、駆動電圧は、LCの化学的性質に基づいて選択され、所望の無線周波数(RF)性能を得る。1つの実施形態において、全てのセルの駆動入力が共通であり、所望のLCON電圧及び周波数にある。このネットサブネットに分割して、ローディングに起因する所望の電圧及び周波数に適合させるのに必要な場合に複数のドライバによって駆動することができる。換言すると、駆動生成器212がセルの全てを駆動するのに十分な駆動部を有していない場合には、このネットをサブネットに分割することができ(例えば1つの行につき1つのネット、又は別の実施例では4つの行毎に1つのネット)、これらのサブネットの各々は、当該サブネットのセルの数に十分な個々のドライバによって駆動することができる。

0022

1つの実施形態において、MEMSセルにおいて、駆動電圧は、+15VのDC電圧(例えば)とすることができる。

0023

1つの実施形態において、LCドライバ周波数及び電圧は、アレイパターン駆動更新速度に無関係である。1つの実施形態において、パターン更新速度は、周辺レジスタをロードできる速度に依存し、LC駆動周波数は、LCドライバマルチプレクサ及びLCキャパシタンスのスイッチング時間によってのみ制限され、これは、従来のLCアクティブマトリクス駆動よりも遙かに小さくすることができる。

0024

LC駆動周波数は、LCドライバマルチプレクサ(例えば、マルチプレクサ/スイッチ111)及びLCキャパシタンスのスイッチング時間によってのみ制限される点に留意されたい。

0025

1つの実施形態において、電源213は、Vpp、Vss及びGND電圧を供給して、セルドライバの論理に電力供給する。1つの実施形態において、全てのセルのVppは共通であり、駆動電圧の最大正値(Vdrive_max)に等しいか又はそれよりも大きいDC値を有する。1つの実施形態において、全てのセルのVssは共通であり、駆動電圧の最大負値(Vdrive_min)に等しいか又はそれよりも小さいDC値を有する。1つの実施形態において、Vssは、論理構成に必要なVdrive_minよりも5V負である。全てのセルのGNDは共通であり、LCの非駆動側と同じレベルである。

0026

LCドライバ周波数及び電圧は、アレイパターン駆動更新速度に無関係にすることができる。パターン更新速度は、周辺レジスタをロードできる速度に依存し、LC駆動周波数は、LCドライバマルチプレクサ及びLCキャパシタンスの切り換え時間によってのみ制限され、従来のLCアクティブマトリクス駆動よりも遙かに小さくすることができる。

0027

並列制御レジスタを含む図2の構成は、各セルに1つずつの多数の制御トレースを必要とする。これは、大きなアレイサイズにおいて極めて高価になる可能性がある。

0028

1つの実施形態において、並列制御レジスタは、マトリクス構成の複数の直列シフトレジスタとして構成される。図3は、セルドライバを制御するための直列シフトレジスタを有するアンテナマトリクスを示す。図3を参照すると、直列シフトレジスタ2201−220nは、互いに結合され、1つの直列シフトレジスタのDoutが、チェーンの次の直列シフトレジスタのDin入力に供給する。第1直列シフトレジスタのDinは、アンテナ用に生成された制御パターンを表す、マトリクスパターン生成器301の出力に結合される。マトリクスパターン生成器301は、第1直列シフトレジスタをロードする必要があり、データを並行してロードするのに使用される各レジスタに対して1つずつの並列ラインのセットを有するのではなく、シフトレジスタの直列チェーンを介して値を伝播する。マトリクスパターン生成器301は、制御信号を介して直列シフトレジスタ2201−220nの全てに結合される。

0029

1つの実施形態において、直列シフトレジスタは、アンテナアレイコントローラ200とアンテナマトリクスとの間のトレースの数を低減する。図2では、211と2101及び210n間のトレースの数は、アレイにおけるセルの数と2101から210nをロードし制御するためのトレースの数とを加えたものに等しい。この数は、実施構成に応じて、1からnとすることができる。しかしながら、図3では、301と2201から220nの間のトレースの数は、データに対して1及びクロックに対して1程度に少なくすることができる。実際には、アレイパターン変更を同期させるために更に一組の信号が存在することができる。

0030

制御トレースの数を低減するための別の技術は、周辺レジスタをセルドライバに移すことである。図4は、ローカルメモリを含むセルドライバの1つの実施形態のブロック図である。図4を参照すると、セルドライバ400は、駆動入力101を有し、駆動入力101は、LCをON状態に駆動するための所望の電圧及び周波数を有するAC LC駆動電圧によって駆動される。メモリ401は、ON/OFF信号を提供するために使用されるデータを格納し、該ON/OFF信号は、駆動入力101からの駆動電圧又は接地電圧104の何れかをLC120に結合されたOUT103上に出力するようマルチプレクサ111を制御する。1つの実施形態において、メモリ401はラッチを含む。ラッチのD(データ)入力401Aは、入力であり、LEラッチイネーブル)入力401Bによってクロックインされる。ラッチのQn出力401Cは、mux(マルチプレクサ)111のスイッチングを制御して、どの入力がOUT103に提示されるかを選択する。1つの実施形態において、メモリ401(例えばラッチ)は、セルがある状態から別の状態に変わる必要があるときだけ書き込まれる。

0031

図1のセルドライバと同様に、Vpp、GND、及びVssは、セルドライバの内部制御論理に電力を供給するのに使用されるDCバイアス電圧である。

0032

図5は、セルドライバがマトリクス状に配列されたマトリクス構成の1つの実施形態を示す。図5を参照すると、各列における全てのセルドライバのD入力は共通であり、この列の列ドライバによって駆動される。例えば、第1列におけるセルドライバの全てが列データ1信号によって駆動され、第2列におけるセルドライバの全てが列データ2信号によって駆動され、M番目の列におけるセルドライバの全てが列データM信号によって駆動される。各行における全てのセルドライバのLE入力は共通であり、この行の行ドライバによって駆動される。例えば、行1におけるセルドライバのLE入力は、行EN1信号によって駆動され、行2におけるセルドライバのLE入力は行EN2信号によって駆動され、行NにおけるセルドライバのLE入力は行EN N信号によって駆動される。全てのセルの駆動入力は共通であり、所望のLCON電圧及び周波数にある。このネットは、サブネットに分割されて、ローディングに起因する所望の電圧及び周波数に適合させるのに必要な場合に複数のドライバによって駆動することができる。

0033

1つの実施形態において、この構成において全てのセルのVppは共通であり、駆動電圧の最大正値(Vdrive_max)に等しいか又はそれよりも大きいDC値を有する。1つの実施形態において、全てのセルのVssは共通であり、駆動電圧の最大負値(Vdrive_min)に等しいか又はそれよりも小さいDC値を有する。1つの実施形態において、Vssは、論理構成に必要なVdrive_minよりも5V負である。1つの実施形態において、全てのセルのGNDは共通であり、LCの非駆動側と同じレベルである。

0034

1つの実施形態において、セルドライバは、新しいクロックが発生する度にプログラムされる。これは、LCセルがON又はOFFになるかどうかを指示する。パターンが変わるときは必ず、セルドライバを更新することができる。セルドライバの全マトリクスを更新するために、アンテナアレイコントローラは、マトリクスを更新するための以下のアルゴリズムを実施する。このアルゴリズムの一部として、制御レジスタからの値の全ては、最初に、列データ信号を使用してON又はOFFの何れかに設定され、次いで、セルドライバの行が行EN信号を使用してクロックされ、これによりデータを読取ってセルドライバを制御することができるようになる。次に、列データ信号上の列データから外れて、セルドライバの次の行のデータがプログラムされ、セルドライバの次の行がこのデータに読み込みできるようになる。このことは、フレーム中に全アンテナアレイにおける行の全てのプログラム/更新が完了するまで継続する。

0035

このマトリクスを更新するためのアルゴリズムの1つの実施形態は以下の通りである。
1.各列データxネット上で、行1値を設定する。これは、駆動電圧VDriveをセルドライバ出力OUTに渡すために高(high)となり、又はGNDをセルドライバ出力OUTに渡すために低(low)となる。
2.データをラッチの行にクロックする。行EN1をhighにし、遅延(例えば10μS)させ、行EN1をlowにする。
3.各列データxネット上で、次の行の値を設定する。
4.データをラッチの次の行(この行のセルドライバ)にクロックする。
5.全ての行に対してステップ3及び4を繰り返す。
6.次のフレームパターンを決定し、1から6を繰り返す。

0036

10μSラッチイネーブル時間では、180行のマトリクスは、20mS未満のフレーム速度を有する。1つの実施形態において、LC駆動周波数は、行の数に依存しないが、電圧駆動VDrive入力及び負荷キャパシタンススルーレート及び駆動によって制限される。従って、このアーキテクチャは、マトリクス更新速度からLC駆動周波数を分離する。

0037

このアーキテクチャの1つの利点は、マトリクスメモリ構成におけるセルドライバ構造により、LC駆動周波数(例えば、2kHz)の2倍の速度でマトリクスを繰り返す要件が、フレーム当たりに一度にまで(20ms=>50Hz)低減されることである。

0038

別の利点は、セルが直接駆動されるので(セルドライバONFET、例えば図7のM5、図4のマルチプレクサ111を通じて)、セル蓄積キャパシタに対する要件が無いことである。これは、セルの充電時間を低減し、LC駆動周波数を増大する助けとなる。

0039

この構成には、幾つかの制限がある。駆動電圧Vdriveがセルの全て(又はVdriveサブネットにおけるセルの全て)に共通であるとき、個々のセルは、駆動電圧Vdriveの異なる電圧レベルによって生成される異なるグレーシェードを有することができない。すなわち、セルドライバは、ON又はOFFの何れかであり、AC電圧によって又はGNDによってLCを駆動することができる。フレーム速度によって定められる解像度パルス幅変調(PWM)法を用いることによって、個々のグレーシェードを有することができる。1つの実施形態において、より短い時間期間でセルをターンオンし、次いでセルがON又はOFFの何れであるか明らかにならないように長い時間オフのままにすることができるグレーシェーディング技術が使用される。フレームが十分に速い場合、PWMグレーパターンは、セルドライバがON及びOFFである時間量を制御することができ、オン−オフスイッチング間の発振比に応じて、異なるレベルのグレーシェードを達成することができる。より具体的には、図18は、PWMグレーシェーディングを達成する、LC両端に印加される様々な電圧波形の2つのフレーム時間を示す。図18を参照すると、上の区画は、完全にONのセルの電圧波形を示し、下の区画は、完全にOFFのセルの電圧波形を示す。他の区画は、電圧が発振している(ON)時間と電圧がゼロボルト(OFF)である時間の比にシェードが基いているグレーシェード波形を示す。グレーの異なるシェードの細粒度は、フレーム時間に対するフレームOFF状態に対してON及びOFF状態を変えることができる速度に依存することになり、ここでフレーム時間は、マトリクスパターンが変わる必要のある時間である。

0040

追加のセルドライバを補間することによって、上述のPWMをMEMSセルと共に用いて、グレーシェードを達成することができる点に留意されたい。

0041

図6は、1又は2以上の直列レジスタによって制御されるアンテナマトリクスを示す。図6を参照すると、直列出力制御を備えたマトリクスパターン生成器601は、入力データを直列レジスタ602に提供する。直列レジスタ602は、セルドライバにおけるラッチのD(データ)入力に結合された列データ1−M信号に結合される、制御信号である出力を有する。また、マトリクスパターン生成器601は、入力データを直列レジスタ603に提供する。直列レジスタ603は、セルドライバのラッチのLE入力に結合された行EN1−N信号に結合される、制御信号である出力を有する。マトリクスパターン生成器601は、駆動パターンを直列レジスタに直列的に提供して、行EN信号に基づいて、セルドライバの1つの行が一度にデータをラッチする。

0042

図7−9は、セルドライバ機能を実行するための回路の実施例の図を示す。図7は、復号及び出力ドライバの1つの実施形態の回路図を示す。この回路は、入力制御電圧を出力電圧とは異なるようにすることができるレベルシフターとして機能する。トランジスタM5又はM19がオンである場合、駆動電圧Vdriveが出力される。これは、マルチプレクシング(多重化)スイッチの出力を制御するインバータを介して進む回路の入力においてON_OFF信号によって起動されることになる。AC駆動電圧が両方のトランジスタM5及びM19を介して出力に切り換えられたときに、出力を駆動する2つの経路がある点に留意されたい。これは、AC信号が正及び負部分の両方を有しており、2つの経路により、AC駆動信号がマルチプレクシングスイッチから出力されるように選択されたときにLCが確実に常にhighに駆動されることに起因する。マルチプレクシングスイッチの出力が接地されなくてはならないことをON_OFF信号が示すときには、回路の他の部分は、出力を接地にクランプする。

0043

図8及び9は、セルドライバのON/OFF状態を保持するラッチメモリを含む、セルドライバの2つの異なる構成の概略図を示す。より具体的には、図8は双安定構成である。図8を参照すると、第1の1ビットレジスタは、クロック信号(LE)用であり、第2回路は、フリップフロップ又はラッチ用である。クロック回路は、メモリ部分及びその後に続く波形整形及び増幅部を含み、制御を実行するために電圧レベルを引き上げる。D入力回路は、レジスタを含み、データ値にラッチするため正のフィードバックを使用する。図9は、キャパシタ1ビットレジスタを含むセルドライバ回路の別の実施形態を示す。この構成は、TFTをあまり使用せず、ON/OFF状態を格納するためにキャパシタを組み入れる。3つの少なめのインバータ段が存在する点も留意されたい。

0044

0045

図7〜9の回路の動作は、当業者には良く理解されるであろう。

0046

図10は、図7〜9の回路のシミュレーションの詳細を示す。図10を参照すると、図10の上の区画は、DRIVE入力に印加された1KHz、10Vrmsの入力信号Vdriveを示す。他の電圧を使用できる点に留意されたい。

0047

図10の2番目の区画は、セルへのデータ入力(D)を示す。図5に示したマトリクス構成では、これは、交互する「フレーム」のための行1のこの列におけるこのセルのターンON及び他のフレームのターンOFFを表し、ここで1つのフレーム当たりの時間は20msである。

0048

図10の3番目の区画は、セルのクロック(LE)を示す。図5に示したマトリクス構成では、これは、20msフレーム毎のデータのクロッキングを表す。

0049

1つの実施形態において、クロック及びデータのパルス幅は、使用されるTFTトランジスタモデルでレジスタにデータをラッチするのに十分に長い10μSに設定される。他の時間を使用することができ、TFTの設計に依存する。これより短い時間は、データを確実に記録することができない。これはまた、20msフレーム時間内に200マトリクス行を更新するのに十分短い(マージンなし)。

0050

図9の4番目の区画は、LCセルを駆動するセルドライバのOUT信号である。これは、1KHz10Vrms信号が1つおきの20msフレーム毎にON及びOFF(GND)交互することを示している。

0051

アンテナ実施形態の実施例
上述の技術は、フラットパネルアンテナと共に使用することができる。このようなフラットパネルアンテナの実施形態が開示される。フラットパネルアンテナは、アンテナ開口面上にアンテナ素子の1又は2以上のアレイを含む。1つの実施形態において、アンテナ素子は液晶セルを含む。1つの実施形態において、フラットパネルアンテナは、マトリクス駆動回路を含む円筒状給電アンテナであり、行及び列状に配置されていないアンテナ素子の各々を一意的にアドレス指定して駆動する。1つの実施形態において、アンテナ素子はリング状に配置される。

0052

1つの実施形態において、アンテナ素子の1又は2以上のアレイを有するアンテナ開口面は、互いに結合された複数のセグメントから構成される。互いに結合されると、セグメントの組合せは、アンテナ素子の閉じた同心リングを形成する。1つの実施形態において、同心リングは、アンテナ給電部に対して同心である。

0053

アンテナシステムの実施例の概要
1つの実施形態において、フラットパネルアンテナは、メタマテリアルアンテナシステムの一部である。通信衛星地上局用のメタマテリアルアンテナシステムの実施形態が記載される。1つの実施形態において、アンテナシステムは、民間商用衛星通信用Ka帯域周波数又はKu帯域周波数の何れかを使用して動作する移動体プラットフォーム(例えば、空、海、、その他)上で作動している衛星地上局(ES)の構成要素又はサブシステムである。アンテナシステムの実施形態は、移動体プラットフォーム上でない地上局(例えば、固定又は輸送可能な地上局)で用いることもできる点に留意されたい。

0054

1つの実施形態において、アンテナシステムは、表面散乱メタマテリアル技術を使用して、別個のアンテナを介して送受信ビームを形成及び誘導する。1つの実施形態において、アンテナシステムは、デジタル信号処理を利用してビーム電気的に形成及び誘導するアンテナシステム(位相アレイアンテナなど)とは対照的に、アナログシステムである。

0055

1つの実施形態において、アンテナシステムは、以下の3つの機能的サブシステム、すなわち、(1)円筒波給電アーキテクチャから成る導波構造、(2)アンテナ素子の一部である波動散乱メタマテリアル単位セルのアレイ、及び(3)ホログラム原理を用いてメタマテリアル散乱素子から調節可能な放射フィールド(ビーム)の形成を命令する制御構造から構成される。

0056

導波構造の実施例
図11Aは、円筒波給電を提供するのに使用される同軸給電部の1つの実施形態の上面図を示す。図11Aを参照すると、同軸給電部は、中心導体外側導体とを含む。1つの実施形態において、円筒波給電アーキテクチャは、給電ポイントから円筒状に外向きに拡がる励起中心ポイントからアンテナに給電する。すなわち、円筒状給電アンテナは、外向きに進む同心給電波を生成する。とはいえ、円筒状給電部の周りの円筒状給電アンテナの形状は、円形四角形、又は何れかの形状とすることができる。別の実施形態において、円筒状給電アンテナは、内向きに進む給電波を生成する。このような場合には、給電波が円形構造から生じるのが最も自然である。

0057

図11Bは、円筒状給電アンテナの入力給電部の周りに同心リング状に配置されたアンテナ素子の1又はそれ以上のアレイを有する開口面を示す。

0058

アンテナ素子
1つの実施形態において、アンテナ素子は、パッチアンテナの1つのグループを含む。パッチアンテナのこの1つのグループは、散乱メタマテリアル素子のアレイを含む。1つの実施形態において、アンテナシステムにおける各散乱素子は、下部導体と、誘電体基板と、相補的電気誘導容量共振器(「相補型電気LC」又は「CELC」)を組み込む上部導体とから成る単位セルの一部であり、相補的電気誘導容量共振器は、上部導体にエッチング又は堆積される。

0059

1つの実施形態において、液晶(LC)が散乱素子の周りのギャップに配置される。このLCは、上述の直接駆動の実施形態によって駆動される。1つの実施形態において、液晶は、各単位セル封入され、スロットに関連する下部導体をパッチに関連する上部導体から分離する。液晶は、液晶を含む分子配向関数である誘導率を有し、分子の配向(従って誘導率)は、液晶にわたるバイアス電圧を調節することによって制御することができる。1つの実施形態において、この特性を使用して、液晶は、誘導波からCELCへのエネルギー伝達のためのオン/オフスイッチを統合する。オンに切り換えられると、CELCは、電気的に小さなダイポールアンテナのように電磁波を放射する。本明細書の教示は、エネルギー伝達に関してバイナリ二値)方式で動作する液晶を有するものに限定されるものではない点に留意されたい。

0060

1つの実施形態において、このアンテナシステムの給電形状は、波状給電部の波のベクトルに対してアンテナ素子を45度(45°)の角度で配置できるようになる。他の位置(例えば40°の角度)を使用してもよい点に留意されたい。この素子の位置は、素子が受け取る又は素子から伝送/放射される自由空間波の制御を可能にする。1つの実施形態において、アンテナ素子は、アンテナの動作周波数の自由空間波長よりも小さい素子間間隔で配列される。例えば、波長毎に4つの散乱素子が存在する場合、30GHzの送信アンテナの素子は、約2.5mm(すなわち、30GHzの自由空間波長10mmの1/4)になる。

0061

1つの実施形態において、2つのセットの素子が互いに垂直であり、同じ同調状態に制御される場合に等しい振幅励起を同時に有する。これらのセットを給電波励起に対して+/−45度回転させると、両方の所望の特徴が同時に達成される。1つのセットを0度回転させ、他方を90度回転させると、垂直の目標は達成されるが、等振幅励起の目標は達成されない。単一の構造のアンテナ素子のアレイに2つの側から給電するときには、0及び90度を用いて分離を達成することができる点に留意されたい。

0062

各単位セルから放射される出力の量は、コントローラを使用してパッチに電圧(LCチャネルにわたる電位)を印加することによって制御される。各パッチへのトレースを用いて、パッチアンテナに電圧を提供する。この電圧を使用して、キャパシタンス及びひいては個々の素子の共振周波数同調又は離調してビーム形成を達成する。必要とされる電圧は、使用される液晶混合物によって決まる。液晶混合物の電圧同調特性は、液晶が電圧及び飽和電圧の影響を受け始める閾値電圧と、それより上では電圧の増加により液晶の主同調が生じない飽和電圧とによって主に表される。これらの2つの特性パラメータは、異なる液晶混合物について変えることができる。

0063

1つの実施形態において、上述のように、各セルに対して別個の接続を有することなく他のセルの全てから別個に各セルを駆動(直接駆動)するために、マトリクス駆動を用いてパッチに電圧を印加する。素子が高密度であるので、マトリクス駆動は、各セルを個別にアドレス指定するのに効率的な方法である。

0064

1つの実施形態において、アンテナシステムの制御構造は、2つの主構成要素を有し、アンテナシステムのための駆動電子機器を含むアンテナアレイコントローラは、波動散乱構造の下方にあり、マトリクス駆動スイッチングアレイは、放射と干渉しないような方式で放射RFアレイ全体にわたって散在する。1つの実施形態において、アンテナシステムの駆動電子機器は、当該素子へのACバイアス信号の振幅又はデューティサイクルを調節することによって各散乱素子のバイアス電圧を調節する、商用テレビジョン機器で使用される既成の商用LCD制御装置を含む。

0065

1つの実施形態において、このアンテナアレイコントローラはまた、ソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ包含する。制御構造はまた、位置及び方位情報プロセッサに提供するセンサ(例えば、GPS受信機、3軸コンパス、3軸加速度計、3軸ジャイロ、3軸磁気探知機など)を組み込むことができる。位置及び方位情報は、地上局における他のシステムによってプロセッサに提供することができ、及び/又はアンテナシステムの一部としないこともできる。

0066

より具体的には、アンテナアレイコントローラは、動作周波数でどの素子をどの位相及び振幅レベルターンオフしてターンオンするかを制御する。これらの素子は、電圧の印加によって周波数動作に対して選択的に離調される。

0067

送信では、コントローラは、電圧信号のアレイをRFパッチに供給して変調又は制御パターンを生成する。制御パターンは、素子を様々な状態に変化させる。1つの実施形態において、様々な素子が異なるレベルにターンオン及びオフされる多状態制御を使用して、方形波(すなわち、正弦グレーシェード変調パターン)とは対照的に、正弦波制御パターンに更に近付ける。1つの実施形態において、一部の素子が放射し一部が放射しないのではなく、一部の素子が他の素子よりも強く放射する。可変放射は、特定の電圧レベルを印加して、液晶誘導率を様々な量に調節し、これにより素子を可変的に離調させて一部の素子が他の素子よりも多く放射させるようにすることによって達成される。

0068

素子のメタマテリアルアレイによる集束ビームの生成は、建設的干渉及び相殺的干渉現象によって説明することができる。個々の電磁波は、自由空間において遭遇したときに同じ位相を有する場合には合計され(建設的干渉)、自由空間で遭遇したときに逆位相である場合には互いに打ち消し合う(相殺的干渉)。スロットアンテナのスロットが、各連続するスロットが誘導波の励起ポイントから異なる距離に位置するように配置されている場合、その素子からの散乱波は、前のスロットの散乱波とは異なる位相を有することになる。スロットが誘導波長の1/4だけ離間されている場合、各スロットは、前のスロットから1/4位相遅延で波動を散乱させることになる。

0069

アレイを使用して、生成できる建設的干渉及び相殺的干渉のパターンの数を増加することができ、理論的には、ホログラムの原理を用いてアンテナアレイのボアサイトから±90度(90°)の何れかの方向にビームを向けることができる。従って、どのメタマテリアル単位セルをターンオン又はオフにするかを制御することによって(すなわち、どのセルのパターンをターンオンしてどのセルをターンオフするかを変えることによって)、建設的干渉及び相殺的干渉の異なるパターンを生成することができ、アンテナが、主ビームの方向を変えることができる。単位セルをターンオン及びターンオフするのに必要な時間は、ビームを1つの位置から別の位置に切り換えることができる速度を決定付ける。

0070

1つの実施形態において、アンテナシステムは、アップリンクアンテナの1つの誘導可能ビーム及びダウンリンクアンテナの1つの誘導可能ビームを生成する。1つの実施形態において、アンテナシステムは、メタマテリアル技術を使用して、衛星からビームを受信し、衛星からの信号を復号し、衛星に向けられる送信ビームを形成する。1つの実施形態において、アンテナシステムは、デジタル信号処理を利用してビームを電気的に形成及び誘導するアンテナシステム(位相アレイアンテナなど)とは対照的に、アナログシステムである。1つの実施形態において、アンテナシステムは、特に従来の衛星ディッシュ受信機と比べたときに平面且つ比較的低プロファイルである「表面」アンテナとみなされる。

0071

図12は、接地面及び再構成可能共振器層を含むアンテナ素子の1つの行の斜視図を示す。再構成可能共振器層1230は、同調型スロットのアレイ1210を含む。同調型スロットのアレイ1210は、所望の方向にアンテナを向けるよう構成することができる。同調型スロットの各々は、液晶にわたる電圧を変えることによって同調/調節することができる。

0072

制御モジュール1280は、再構成可能共振器層1230に結合されて、図12において液晶にわたる電圧を変えることによって同調型スロットのアレイ1210を変調する。制御モジュール1280は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)、マイクロプロセッサ、コントローラ、システム・オン・チップ(SoC)、又は他の処理論理を含むことができる。1つの実施形態において、制御モジュール1280は、同調型スロットのアレイ1210を駆動する論理回路(例えば、マルチプレクサ)を含む。1つの実施形態において、制御モジュール1280は、同調型スロットのアレイ1210上に駆動されるホログラム回折パターン仕様を含むデータを受信する。ホログラム回折パターンは、アンテナと衛星間の空間関係に応答して、ホログラム回折パターンが通信に適切な方向でダウンリンクビーム(アンテナシステムが送信を実行する場合はアップリンクビーム)を誘導するように生成することができる。各図には示されていないが、制御モジュール1280に類似した制御モジュールが、本開示の図に示される同調型スロットの各アレイを駆動することができる。

0073

RF参照ビームがRFホログラム回折パターンに遭遇したときに所望のRFビームを生成できる類似の技術を使用して、無線周波数(「RF」)ホログラムも可能である。衛星通信の場合、参照ビームは、給電波1205(一部の実施形態では約20GHzなどの給電波の形態である)。給電波を放射ビーム(送信又は受信目的の何れかで)に変換するために、所望のRFビーム(物体ビーム)と給電波(参照ビーム)の間の干渉パターンが計算される。この干渉パターンは、給電波が所望のRFビーム(所望の形状及び方向を有する)内に「誘導」されるように、同調型スロットのアレイ1210上で回折パターンとして駆動される。換言すると、ホログラム回折パターンに遭遇した給電波は、通信システムの設計要件に従って形成される物体ビームを「再構成」する。ホログラム回折パターンは、各素子の励起を包含し、導波路波動方程式であるwinと、外向き波の波動方程式であるwoutとを用いて、



によって計算される。

0074

図13は、同調型共振器/スロット1210の1つの実施形態を示す。同調型スロット1210は、アイリス/スロット1212、放射パッチ1211、及びアイリス1212とパッチ1211の間に配置された液晶1213を含む。1つの実施形態において、放射パッチ1211はアイリス1212と同じ場所に配置される。

0075

図14は、物理的アンテナ開口面の1つの実施形態の断面図を示す。アンテナ開口面は、接地面1245、及び再構成可能共振器層1230に含まれるアイリス層1233内の金属層1236を含む。1つの実施形態において、図14のアンテナ開口面は、図13の複数の同調型共振器/スロット1210を含む。アイリス/スロット1212は、金属層1236の開口部によって定められる。図12の給電波1205などの給電波は、衛星通信チャネルと適合性のあるマイクロ波周波数を有することができる。給電波は、接地面1245と共振器層1230との間を伝播する。

0076

再構成可能共振器層1230はまた、ガスケット層1232及びパッチ層1231を含む。ガスケット層1232は、パッチ層1231及びアイリス層1233の下方に配置される。1つの実施形態において、ガスケット層1232とスペーサを置き換えることができる点に留意されたい。1つの実施形態において、アイリス層1233は、金属層1236として銅層を含むプリント回路基板(「PCB」)である。1つの実施形態において、アイリス層1233はガラスである。アイリス層1233は他のタイプの基板にすることもできる。

0077

銅層に開口部をエッチングして、スロット1212を形成することができる。1つの実施形態において、アイリス層1233は、図14の別の構造(例えば導波路)に導電結合層によって導電結合される。1つの実施形態では、このアイリス層は、導電結合層によって導電結合されず、代わりに非導電結合層と相互連結される点に留意されたい。

0078

パッチ層1231はまた、放射パッチ1211として金属を含むPCBとすることができる。1つの実施形態において、ガスケット層1232は、金属層1236とパッチ1211との間の寸法を定める機械的離隔絶縁部を提供するスペーサ1239を含む。1つの実施形態において、このスペーサは75ミクロンであるが、他のサイズ(例えば3〜200mm)を使用することもできる。上述のように、1つの実施形態において、図4のアンテナ開口面が、図13のパッチ1211、液晶1213、及びアイリス1212を含む同調型共振器/スロット1210のような複数の同調型共振器/スロットを含む。液晶1213のためのチャンバは、スペーサ1239、アイリス層1233及び金属層1236によって定められる。チャンバが液晶で充填されると、スペーサ1239上にパッチ層1231を積層して共振器層1230内に液晶をシールする。

0079

パッチ層1231とアイリス層1233の間の電圧を変調して、パッチとスロット(例えば、同調型共振器/スロット1210)間のギャップに液晶を同調させることができる。液晶1213両端の電圧を調節することで、スロット(例えば、同調型共振器/スロット1210)のキャパシタンスが変化する。従って、スロット(例えば、同調型共振器/スロット1210)のリアクタンスは、キャパシタンスを変えることによって変化させることができる。スロット1210の共振周波数は、次式



に従って変化し、ここで、fはスロット1210の共振周波数、L及びCはそれぞれ、スロット1210のインダクタンス及びキャパシタンスである。スロット1210の共振周波数は、導波路を通って伝播する給電波1205から放射されるエネルギーに影響を及ぼす。一例として、給電波1205が20GHzである場合、スロット1210の共振周波数を17GHzに調節し(キャパシタンスを変えることによって)、スロット1210が給電波1205からのエネルギーを実質的に結合しないようにすることができる。或いは、スロット1210の共振周波数を20GHzに調節し、スロット1210が給電波1205からエネルギーを結合して、このエネルギーを自由空間に放射するようにすることができる。与えられた実施例はバイナリ(二値)である(完全に放射するか又は全く放射しない)が、多値範囲にわたって電圧変動が有れば、リアクタンス、従ってスロット1210の共振周波数のフルグレースケール制御が可能である。従って、各スロット1210から放射されるエネルギーを細かく制御し、同調型スロットのアレイによって詳細なホログラム回折パターンが形成できるようにすることができる。

0080

1つの実施形態において、1つの行における同調型スロットは、互いにλ/5だけ離間して配置される。他の間隔も使用することができる。1つの実施形態において、1つの行における各同調型スロットは、隣接する行における最も近い同調型スロットからλ/2だけ離間して配置され、従って、異なる行において共通して配向された同調型スロットは、λ/4だけ離間して配置されるが、他の間隔(例えば、λ/5、λ/6.3)も可能である。別の実施形態において、1つの行における各同調型スロットは、隣接する行における最も近い同調型スロットからλ/3だけ離間して配置される。

0081

実施形態は、2014年11月21日に出願された「誘導可能な円筒状給電部ホログラムアンテナからの偏波及び結合の動的制御(Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna)」という名称の米国特許出願第14,550,178号明細書、及び2015年1月30日に出願された「再構成可能アンテナのためのリッジ付き導波路給電構造(Ridged Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna)」という名称の米国特許出願第14/610,502号明細書に記載されるような再構成可能なメタマテリアル技術を使用する。

0082

図15A−Dは、スロットアレイを生成するための異なる層の1つの実施形態を示す。このアンテナアレイは、図11Bに示す例示的なリングなどリング状に配置されるアンテナ素子を含む。この実施例では、アンテナアレイが、2つの異なるタイプの周波数帯域に使用される2つの異なるタイプのアンテナ素子を有する点に留意されたい。

0083

図15Aは、スロットに対応する位置を有する第1のアイリス基板層の一部分を示す。図15Aを参照すると、円は、アイリス基板の底部側のメタライゼーションにおける開放領域/スロットであり、給電部(給電波)に対する素子の結合を制御するためのものである。この層は任意の層であり、全ての設計で使用されるわけではない点に留意されたい。図15Bは、スロットを包含する第2のアイリス基板層の一部分を示す。図15Cは、第2のアイリス基板層の一部を覆うパッチを示す。図15Dは、スロットアレイの一部の上面図を示す。

0084

図16Aは、円筒状給電アンテナ構造の1つの実施形態の側面図を示す。このアンテナは、二重層給電構造(すなわち、給電構造の2つの層)を使用して内向きに進む波動を生成する。1つの実施形態において、このアンテナは円形の外側形状を含むが、これは必須ではない。すなわち、非円形の内向きに進む構造を使用することができる。1つの実施形態において、図16Aアンテナ構造は、図11の同軸給電部を含む。

0085

図16Aを参照すると、同軸ピン1601を用いて、アンテナの下部レベルの場を励起する。1つの実施形態において、同軸ピン1601は、容易に入手可能な50Ω同軸ピンである。同軸ピン1601は、導電接地面1602であるアンテナ構造の底部に結合される(例えばボルト留めされる)。

0086

内部導体である間隙導体1603は、導電接地面1602からの分離される。1つの実施形態において、導電接地面1602及び間隙導体1603は互いに平行である。1つの実施形態において、接地面1602と間隙導体203との間の距離は、0.1〜0.15インチである。別の実施形態において、この距離はλ/2とすることができ、ここでλは動作周波数での進行波の波長である。

0087

接地面1602は、スペーサ1604を介して間隙導体1603から分離される。1つの実施形態において、スペーサ1604は、発泡又は空気様スペーサである。1つの実施形態において、スペーサ1604はプラスチックスペーサを含む。

0088

間隙導体1603の上部には、誘電体層1605がある。1つの実施形態において、誘電体層1605はプラスチックである。誘電体層1605の目的は、自由空間速度に対して進行波を遅くすることである。1つの実施形態において、誘電体層1605は、自由空間に対して30%進行波を遅くする。1つの実施形態において、ビーム形成に好適な屈折率の範囲は、1.2〜1.8であり、自由空間は、定義上、1に等しい屈折率を有する。例えば、プラスチックなどの他の誘電スペーサ材料を用いて、この効果を達成することができる。所望の波動減速効果を達成する限り、プラスチック以外の材料を使用できる点に留意されたい。或いは、例えば機械加工又はリソグラフィーにより定めることができる周期サブ波長金属構造などの分散構造を有する材料を誘電体1605として使用することができる。

0089

RFアレイ1606は誘電体1605の上部にある。1つの実施形態において、間隙導体1603とRFアレイ606との間の距離は、0.1〜0.15インチである。別の実施形態において、この距離はλeff/2とすることができ、ここでλeffは設計周波数での媒体中の有効波長である。

0090

アンテナは、側部1607及び1608を含む。側部1607及び1608は、同軸ピン1601からの進行波給電が間隙導体1603の下方の領域(スペーサ層)から間隙導体1603の上方の領域(誘電体層)に反射を介して伝播するような角度が付けられる。1つの実施形態において、側部1607及び1608の角度は45度の角度である。代替えの実施形態において、側部1607及び1608は、反射を達成するために連続半径に置き換えることができる。図16Aは、45度の角度を有する角度付き側部を示すが、下部レベル給電から上部レベル給電への信号伝送を達成する他の角度も使用することができる。すなわち、下部給電の有効波長が上部給電の有効波長とは一般的に異なるとすると、理想的な45度角度からの一部の偏差を使用して、下部給電レベルから上部給電レベルへの伝送を助けることができる。例えば、別の実施形態において、45度の角度は、単一の段部で置き換えられる。アンテナの1つの端部上の段部は、誘電体層、間隙導体、及びスペーサ層を一周する。同じ2つの段部が、これらの層の他方の端部に存在する。

0091

作動中、給電波が同軸ピン1601から給電されると、波動は、接地面1602と間隙導体1603との間の領域で同軸ピン1601から同心円状に外向きに進む。同心円状に外に向かう波は、側部1607及び1608によって反射され、間隙導体1603とRFアレイ1606との間の領域で内向きに進む。円形周縁部の縁部からの反射は、波動を同相内に留まらせる(すなわち、同相反射である)。進行波は、誘電体層1605によって遅くなる。この時点で、進行波は、RFアレイ1606の素子との相互作用及び励起を開始して所望の散乱を取得する。

0092

進行波を終了するために、アンテナの幾何学的中心にて終端部1609がアンテナに含まれる。1つの実施形態において、終端部1609は、ピン終端(例えば、50Ωピン)を含む。別の実施形態において、終端部1609は、未使用のエネルギーを終端してアンテナの給電構造を通る当該未使用のエネルギーの反射を阻止するRF吸収層を含む。これらはRFアレイ1606の上部で使用することができる。

0093

図16Bは、外向き波を有するアンテナシステムの別の実施形態を示す。図16Bを参照すると、2つの接地面1610及び1611は、接地面間で互いに誘電体層1612(例えばプラスチック層など)に対して実質的に平行である。RF吸収材1619(例えばレジスタ)は、2つの接地面1610及び1611を共に結合する。同軸ピン1615(例えば50Ω)がアンテナに給電する。RFアレイ1616は、誘電体層1612及び接地面1611の上部にある。

0094

作動中、給電波は、同軸ピン1615を介して給電され、同心円状に外向きに進んで、RFアレイ1616の素子と相互作用する。

0095

図16A及び16Bの両方のアンテナにおける円筒状給電部は、アンテナのサービス角度を向上させる。プラス又はマイナス45度の方位角(±45°Az)及びプラス又はマイナス25度仰角(±25°El)のサービス角度の代わりに、1つの実施形態において、このアンテナシステムは、全ての方向のボアサイトから75度(75°)のサービス角度を有する。多くの個々の放射体から構成される何れかのビーム形成アンテナと同様に、全体のアンテナ利得は、それ自体が角度に依存する構成素子の利得に依存する。共通放射素子を用いると、全体のアンテナ利得は、通常、ビームがボアサイトから離れて向けられるにつれて減少する。75度離れたボアサイトでは、約6dBの有意な利得劣化予想される。

0096

円筒状給電部を有するアンテナの実施形態は、1又は2以上の問題を解決する。これらは、協働分割ネットワークを備えたアンテナ給電と比較すると給電構造を劇的に簡素化するステップ、及びひいては必要な全アンテナ及びアンテナ給電ボリュームを低減するステップ、粗い制御で高ビーム性能を維持することによって製造及び制御エラーに対する感度を低減する(方法の全てを簡単なバイナリ制御に拡張する)ステップ、円筒状に向けられた給電波が遠距離場での空間的に多様なサイドローブを生じるので、直線的な給電に比べてより有利なサイドローブパターンを与えるステップ、及び左手円、右手円、及び線形極性を可能にすることを含む偏波を動的にすると同時に偏光器を必要としないステップを含む。

0097

波動散乱素子のアレイ
図16AのRFアレイ1606及び図16BのRFアレイ1616は、放射体として機能する1つのグループのパッチアンテナ(すなわち散乱器)を含む波動散乱サブシステムを含む。この1つのグループのパッチアンテナは、散乱メタマテリアル素子のアレイを含む。

0098

1つの実施形態において、アンテナシステムにおける各散乱素子は、下部導体と、誘電体基板と、相補型電気誘導容量共振器(「相補型電気LC」又は「CELC」)を組み込む上部導体とからなる単位セルの一部であり、相補型電気誘導容量共振器は、上部導体にエッチング又は蒸着される。

0099

1つの実施形態において、液晶(LC)が散乱素子の周りのギャップに注入される。液晶は、各単位セルに封入され、スロットに関連する下部導体をパッチに関連する上部導体から分離する。液晶は、液晶を含む分子の配向の関数である誘電率を有し、分子の配向(従って誘電率)は、液晶にわたるバイアス電圧を調節することによって制御することができる。この特性を使用して、液晶は、誘導波からCELCへのエネルギー伝達のためのオン/オフスイッチとして機能する。オンに切り換えられると、CELCは、電気的に小さなダイポールアンテナのように電磁波を放射する。

0100

LCの厚みを制御することにより、ビームスイッチング速度が増大する。下部導体と上部導体との間のギャップ(液晶の厚み)を50パーセント(50%)低減することにより、速度が4倍に増大する。別の実施形態において、液晶の厚みは、約14ミリ秒(14ms)のビームスイッチング速度を結果としてもたらす。1つの実施形態において、LCは、応答性が向上するような当技術分野で公知の方法でドープされ、7ミリ秒(7ms)要件に適合できるようになる。

0101

CELC素子は、CELC素子の面に平行で且つCELCギャップ補完物に垂直に印加される磁界に応答する。電圧がメタマテリアル散乱単位セルにおいて液晶に印加されると、誘導波の磁界成分がCELCの磁気励起を誘導し、その結果、誘導波と同じ周波数の電磁波が生成される。

0102

単一のCELCによって生成された電磁波の位相は、誘導波のベクトル上のCELCの位置によって選択することができる。各セルは、CELCに平行な誘導波と同相で波動を生成する。CELCは波長よりも小さいので、出力波は、CELCの真下を通るときに誘導波の位相と同じ位相を有する。

0103

1つの実施形態において、このアンテナシステムの円筒状給電部幾何形状により、CELC素子を波給電における波のベクトルに対して45度(45°)の角度で位置付けできるようになる。この素子の位置により、素子から生成され又は素子によって受け取られる自由空間波の偏波の制御を可能にする。1つの実施形態において、CELCは、アンテナの動作周波数の自由空間波長よりも小さい素子間間隔で配列される。例えば、波長毎に4つの散乱素子が存在する場合、30GHzの送信アンテナの素子は、約2.5mm(すなわち、30GHzの自由空間波長10mmの1/4)になる。

0104

1つの実施形態において、CELCは、スロット上の同一場所にパッチを含むパッチアンテナと2つのパッチ間に液晶とを備えて実施される。これに関して、メタマテリアルアンテナは、スロット(散乱)導波路のように作用する。スロット導波路に関しては、出力波の位相は、誘導波との関連でスロットの位置に依存する。

0105

セルの配置
1つの実施形態において、アンテナ素子は、系統的マトリクス駆動回路を可能にする方法で円筒状給電アンテナ開口面上に配置される。このセルの配置は、マトリクス駆動のためのトランジスタの配置を含む。図17は、アンテナ素子に対するマトリクス駆動回路の配置の1つの実施形態を示している。図17を参照すると、行コントローラ1701は、行選択信号Row1及びRow2それぞれを介してトランジスタ1711及び1712に結合され、列コントローラ1702は、列選択信号Column1を介してトランジスタ1711及び1712に結合される。トランジスタ1711はまた、パッチ1731への接続を介してアンテナ素子1721に結合され、トランジスタ1712は、パッチ1732への接続を介してアンテナ素子1722に結合される。

0106

非標準グリッドに配置された単位セルを有する円筒状給電アンテナ上でマトリクス駆動回路を実現する初期の手法において、2つのステップが実行される。第1のステップにおいて、セルが同心リング上に配置され、セルの各々は、セルの横に配置されるトランジスタに接続され、各セルを別個に駆動するためのスイッチとして機能する。第2のステップにおいて、マトリクス駆動回路は、マトリクス駆動手法が必要とするときに全てのトランジスタを一意のアドレスで接続するために構築される。マトリクス駆動回路が(LCDと同様の)行及び列トレースによって構築されるが、セルはリング上に配置されるので、一意のアドレスを各トランジスタに割り当てる系統的方法は存在しない。このマッピング問題は、トランジスタ全てをカバーするために極めて複雑な回路を結果として生じさせ、ルーティングを達成するための物理的トレースの数を大幅に増大させことになる。セルが高密度であるので、これらのトレースは、カップリング効果に起因してアンテナのRF性能を妨げている。また、トレースの複雑さ及び高い実装密度に起因して、トレースのルーティングは、商業的に入手可能なレイアウトツールによって達成することができない。

0107

1つの実施形態において、マトリクス駆動回路は、セル及びトランジスタが配置される前に事前に定められる。これは、セルの全てを駆動するのに必要なトレースの最小数保証し、すなわち各々を一意のアドレスで駆動する。この方式は、駆動回路の複雑さを低減し、ルーティングを簡素化して、アンテナのRF性能を向上させる。

0108

より具体的には、1つの手法において、第1のステップで、セルは、各セルの一意のアドレスを記述する行及び列からなる標準的な矩形グリッド上に配置される。第2ステップでは、セルはグループ化されて同心円に変換されるが、アドレス及び第1のステップにて定義された行及び列への接続は維持される。この変換の目的は、リング上にセルを配置することだけでなく、開口面全体にわたってセル間の距離及びリング間の距離を一定に維持することである。この目的を達成するために、セルをグループ化する7つの方法がある。

0109

例示的なシステムの実施形態
1つの実施形態において、組み合わされたアンテナ開口面は、セットトップボックス連動して動作するテレビジョンシステムで使用される。例えば、二重受信アンテナの場合、アンテナによって受信された衛星信号は、テレビジョンシステムのセットトップボックス(例えばDirecTV受信機)に提供される。より具体的には、組み合わされたアンテナ動作は、2つの異なる周波数及び/又は偏波でRF信号を同時に受信することができる。すなわち、素子の1つのサブアレイは、1つの周波数及び/又は偏波でのRF信号を受信するよう制御され、別のサブアレイは、別の異なる周波数及び/又は偏波での信号を受信するよう制御される。周波数又は偏波のこれらの差異は、テレビジョンシステムによって受信されている異なるチャネルを表す。同様に、2つのアンテナアレイを2つの異なるビーム位置に対して制御し、2つの異なる位置(例えば2つの異なる衛星)からのチャネルを受信して、複数のチャネルを同時に受信することができる。

0110

図19は、テレビジョンシステムにおいて二重受信を同時に実行する通信システムの1つの実施形態のブロック図である。図19を参照すると、アンテナ1401は、上述のように異なる周波数及び/又は偏波で同時に二重受信を実行するために独立して動作可能な2つの空間的にインターリーブされたアンテナ開口面を含む。2つの空間的にインターリーブされたアンテナ動作のみが言及されているが、TVシステムは、2つより多いアンテナ開口面(例えば、3、4、5、その他のアンテナ開口面)を有することができる点に留意されたい。

0111

1つの実施形態において、2つのインターリーブスロットアレイを含むアンテナ1401は、ダイプレクサ1430に結合される。このカップリングは、2つのスロットアレイの素子から信号を受信してダイプレクサ1430に給電される2つの信号を生成する、1又は2以上の給電ネットワークを含むことができる。1つの実施形態において、ダイプレクサ1430は、商業的に入手可能なダイプレクサである(例えば、A1Microwave製のモデルPB1081WA Ku−帯域シットコムダプレクサ)。

0112

ダイプレクサ1430は、当該技術分野で周知の方式で、雑音フィルタリング機能、ダウン変換機能、及び増幅を実行する低雑音ブロックダウンコンバータ(LNB)1426,1427のペアに結合される。1つの実施形態において、LNB1426,1427は、アウトドアユニットODU)内にある。別の実施形態において、LNB1426,1427は、アンテナ装置に統合される。LNB1426,1427は、セットトップボックス1402に結合され、該セットトップボックス1402がテレビジョン1403に結合される。

0113

セットトップボックス1402は、LNB1426,1427に結合されるアナログ−デジタルコンバータ1421,1422のペアを含み、ダイプレクサ1430からの2つの信号出力デジタルフォーマットに変換する。

0114

デジタルフォーマットに変換されると、信号は、復調器1423によって復調されて、復号器1424によって復号され、受信波上で符号化されたデータを得る。次いで、復号されたデータは、コントローラ1425に送られ、コントローラは、これをテレビジョン1403に送信する。

0115

コントローラ1450は、単一の組み合わされた物理開口面上の両方のアンテナ開口面のインターリーブされたスロットアレイ素子を含む、アンテナ1401を制御する。

0116

全二重通信システムの実施例
別の実施形態において、組み合わされたアンテナ開口面は、全二重通信システムで使用される。図20は、同時送信及び受信経路を有する通信システムの別の実施形態のブロック図である。1つの送信経路及び1つの受信経路だけが示されているが、通信システムは、1つより多い送信経路及び/又は1つより多い受信経路を含むことができる。

0117

図20を参照すると、アンテナ1401は、上述のように異なる周波数で同時送信及び受信を独立して動作可能な2つの空間的インターリーブアンテナアレイを含む。1つの実施形態において、アンテナ1401はダイプレクサ1445に結合される。このカップリングは、1又は2以上の給電ネットワークによるものとすることができる。1つの実施形態において、放射状給電アンテナの場合、ダイプレクサ1445は、2つの信号を組み合わせ、アンテナ1401とダイプレクサ1445の間の接続は、両方の周波数を伝送することができる単一の広帯域給電ネットワークである。

0118

ダイプレクサ1445は、当該技術分野で周知の方式で、雑音フィルタリング機能と、ダウン変換及び増幅機能を実行する低雑音ブロックダウンコンバータ(LNB)1427に結合される。1つの実施形態において、LNB1427は、アウトドアユニット(ODU)内にある。別の実施形態において、LNB1427は、アンテナ機器に統合される。LNB1427は、モデム1460に結合され、該モデムは、コンピューティングシステム1440(例えば、コンピュータシステム、モデム、その他)に結合される。

0119

モデム1460は、LNB1427に結合されるアナログ−デジタルコンバータ(ADC)1422を含み、ダイプレクサ1445から出力された受信信号をデジタルフォーマットに変換する。デジタルフォーマットに変換されると、信号は、復調器1423によって復調されて、復号器1424によって復号され、受信波上で符号されたデータを得る。次いで、復号されたデータは、コントローラ1425に送られ、コントローラは、これをコンピューティングシステム1440に送信する。

0120

モデム1460はまた、コンピューティングシステム1440から送信されるデータを符号化する符号器1430を含む。符号化されたデータは、変調器1431によって変調され、デジタルアナログコンバータ(DAC)1432によってアナログに変換される。次いで、アナログ信号は、BUC(アップコンバート及びハイパス増幅器)1433によってフィルタリングされ、ダイプレクサ1445の1つのポートに提供される。1つの実施形態において、BUC1433は、アウトドアユニット(ODU)内にある。

0121

当該技術分野で周知の方式で動作するダイプレクサ1445は、送信信号を伝送のためアンテナ1401に提供する。

0122

コントローラ1450は、信号が組み合わされた物理的開口面上でアンテナ素子の2つのアレイを含む、アンテナ1401を制御する。

0123

図20に示された全二重通信システムは、限定ではないが、インターネット通信、車両通信(ソフトウェア更新を含む)、その他を含む、幾つかの用途がある点に留意されたい。

0124

以上の詳細説明の幾つか部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する演算のアルゴリズム及び記号表現の観点で提示されている。これらのアルゴリズム的記述及び表現は、データ処理技術分野の当業者により、自らの作業の内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために使用される手段である。アルゴリズムは、ここでは一般的に、望ましい結果に至る自己矛盾のない一連のステップであると考えられる。これらのステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。必須ではないが、通常は、これらの量は、格納、転送、結合、比較、及び他の操作が可能な電気信号又は磁気信号の形式を取る。これらの信号をビット、値、要素、記号、符号、用語、又は数字などと言及することは、主として共通使用という理由で時に好都合であることが判明している。

0125

しかしながら、これらの用語及び類似の用語は、全て適切な物理量に関連付けられるものとし、且つこれらの量に付与される有利なラベルに過ぎないことに注意されたい。以下の説明から明らかなように、特に明記しない限り、説明全体を通して、「処理する」又は「演算する」又は「計算する」又は「決定する」又は「表示する」などのような用語を利用する説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的な(電子的な)量として表されるデータをそのコンピュータシステムのメモリ又はレジスタ又は他のそのような情報ストレージ、送信又は表示デバイス内の物理量として同様に表される別のデータに操作及び変換するコンピュータシステム又は類似の電子コンピュータデバイスアクション及び処理を指すことが認められる。

0126

本発明はまた、本明細書の作動を実行するための装置に関する。この装置は、必要とされる目的のために特別に構成することができ、又はコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成される汎用コンピュータを有することができる。このようなコンピュータプログラムは、限定ではないが、フロッピーディスク光ディスクCD−ROM、及び光磁気ディスクを含むあらゆるタイプのディスク読取専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、EPROM、EEPROM、磁気又は光カード、又は電子命令の格納に適するあらゆるタイプの媒体のようなコンピュータ可読ストレージ媒体に格納することができ、各々がコンピュータシステムバスに結合される。

0127

本明細書に提示したアルゴリズム及び表示は、何れの特定のコンピュータ又は他の装置とも本質的に関連付けられたものではない。様々な汎用システムを本明細書の教示によるプログラムと共に使用することができ、又は必要とされる方法ステップを実行するより特殊化された装置を構成することが有利であることが判明する場合がある。様々なこれらのシステムに必要とされる構造は、以下の説明から明らかであろう。これに加えて、本発明は、何れの特定のプログラミング言語に関連しても説明されていない。様々なプログラミング言語を使用して、本明細書に説明した本発明の教示を実施することができることが認められるであろう。

0128

機械可読媒体は、機械(例えば、コンピュータ)によって可読の形態の情報を格納又は送信するための何れかの機構を含む。例えば機械可読媒体は、読取専用メモリ(「ROM」)、ランダムアクセスメモリ(「RAM」)、磁気ディスクストレージ媒体、光学ストレージ媒体フラッシュメモリデバイスなどを含む。

0129

本発明の多くの改変及び修正が前述の説明を読んだ後で疑いなく当業者には明らかになるであろうが、例証によって図示及び説明された何れの特定の実施形態も限定として捉えられるものではない点を理解されたい。従って、様々な実施形態の詳細事項への言及は、本発明にとって基本的なものとしてみなされる特徴のみを記載する請求項の範囲を限定するものではない。

0130

100セルドライバ
101駆動入力
102 ON/OFF入力
103 出力(OUT)
104接地
110インバータ
111マルチプレクサ(スイッチ)
120 LC(又はMEMSセル)

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ