(57)【要約】  改善された性能を有する無線周波数（ＲＦ）液晶（ＲＦＬＣ）を含むデバイスが開示される。１つの実施形態において、改善された性能は、高ＲＦ同調、広い温度動作範囲及び低粘度を含む。１つの実施形態において、デバイスは、複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子アレイを備えると共に各アンテナ素子が液晶（ＬＣ）構造を有するアンテナを含み、ＬＣ構造は、少なくともプロトン、水素（Ｈ）、又はヘテロ原子のうちの１種以上で側方官能化された以下の：2019520738.tif 000016のうちの１種以上の混合物を含む。【選択図】      図１
2019520738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子アレイを備え、各アンテナ素子が液晶（ＬＣ）構造を有するアンテナであって、前記ＬＣ構造は、少なくともプロトン、水素（Ｈ）、又はヘテロ原子のうちの１つ以上で側方官能化された、以下の：
【化１】
2019520738.tif 000012
のうちの１種以上の混合物を含むことを特徴とする、アンテナ。
【請求項２】
前記ヘテロ原子が、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、又は塩素（Ｃｌ）から成る群から選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
Ｒｘ、Ｒｙ及びＲｚが、１つ以上のアルキル基を含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記１つ以上のアルキル基が、メチル（ＣＨ3）、エチル（ＣＨ2ＣＨ3）、プロピル（ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）、又はメトキシ（ＯＣＨ3）、エトキシ（ＯＣＨ2ＣＨ3）、プロポキシ（ＯＣＨ2ＣＨ3）、又はトリフルオロメトキシ（ＯＣＦ3）から成る群から選択される１つ以上を含むことを特徴とする、請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
Ａが、飽和炭素鎖、アルコキシ（ＯＣnＨ(2n+1)）、シクロヘキシル又はフェニル部分の何れかであることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項６】
Ｂが、第２のアルキル、アルコキシ鎖又は極性基の何れかであることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記極性基が、ヘテロ原子、シアノ（ＣＮ）、又はイソチオシアネート（ＮＣＳ）、トリフルオロメトキシ（ＯＣＦ3）、シアノ（ＣＮ）、ブロミド（Ｂｒ）、又はトリフルオロフェニル（Ｃ6Ｈ2Ｆ3）を含むことを特徴とする、請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記混合物は、以下：
【化２】
2019520738.tif 000013
のうちの１種以上を含み、ここでＤは、ＣＨ2、Ｏ、Ｓ、又はＳｅに等しく、Ｒ１−Ｒ１２は、ＣnＨ(2n+1)、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＳＣnＨ(2n+1)、ＳｅＣnＨ(2n+1)、又はＢｒに等しく、Ｘは、ＮＣＳ、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、又はＨに等しく、ｎは整数であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項９】
ｎが１から７に等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
構造１において、Ｄが１個の炭素及び２個の水素であり、ＸがＮＣＳに等しく、ｎが４に等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１１】
構造１において、Ｄが１個の酸素及び２個の水素であり、ＸがＮＣＳに等しく、ｎが４に等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１２】
構造２において、Ｄが等しく、ＸがＮＣＳに等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１３】
構造３において、Ｄが等しく、ＸがＮＣＳに等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１４】
構造４において、Ｄが等しく、ＸがＮＣＳに等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１５】
構造５において、Ｄが等しく、ＸがＮＣＳに等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１６】
構造６において、Ｄが等しく、ＸがＮＣＳに等しいことを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１７】
フィードから同心円状に伝搬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、
複数のパッチであって、前記パッチの各々は、ＬＣセルを用いて前記複数のスロット内のスロットの上に共に配置されると共に該スロットから隔てられ、パッチ／スロットペアを形成し、各パッチ／スロットペアは、制御パターンによって指定される前記ペア内のパッチに対する電圧の印加に基づいてオン又はオフになる、複数のパッチと、
を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１８】
前記アンテナ素子は、ホログラフィック・ビームステアリングでの使用のための周波数帯域に対するビームを形成するように制御され、共に動作可能であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１９】
前記アンテナ素子は、複数のスロットを備えた同調可能なスロット付きアレイの一部であり、更に、各スロットは、所与の周波数において所望の散乱を提供するように同調され、前記同調可能なスロット付きアレイ内の要素は、１つ以上のリングに配置されることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項２０】
複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子アレイを備え、各アンテナ素子が液晶（ＬＣ）構造を有するアンテナであって、前記ＬＣ構造は、以下の化合物：
【化３】
2019520738.tif 000014
2019520738.tif 000015
のうちの２種以上の混合物を含むことを特徴とする、アンテナ。
【請求項２１】
前記混合物が、前記化合物のうち少なくとも７種を含むことを特徴とする、請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２２】
前記混合物が、前記化合物のうち少なくとも８種を含むことを特徴とする、請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２３】
前記混合物が、前記化合物のうち少なくとも９種を含むことを特徴とする、請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２４】
前記混合物が、少なくとも１１．７ｈ、１１．７ｉ、及び１１１．７ｈを含むことを特徴とする、請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２５】
前記混合物が、少なくとも１１１．７ｎ及び１１１．７ｏも含むことを特徴とする、請求項２４に記載のアンテナ。
【請求項２６】
前記混合物が、少なくとも４ＴＯＬＣｌ又はＦＮＣＳＴ１も含むことを特徴とする、請求項２４に記載のアンテナ。
【請求項２７】
フィードから同心円状に伝搬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、
複数のパッチであって、前記パッチの各々は、ＬＣセルを用いて前記複数のスロット内のスロットの上に共に配置されると共に該スロットから隔てられ、パッチ／スロットペアを形成し、各パッチ／スロットペアは、制御パターンによって指定される前記ペア内のパッチに対する電圧の印加に基づいてオン又はオフになる、複数のパッチと、
を更に備えることを特徴とする、請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２８】
前記アンテナ素子は、ホログラフィック・ビームステアリングでの使用のための周波数帯域に対するビームを形成するように制御され、共に動作可能であることを特徴とする、請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２９】
前記アンテナ素子は、複数のスロットを備えた同調可能なスロット付きアレイの一部であり、更に、各スロットは、所与の周波数において所望の散乱を提供するように同調され、前記同調可能なスロット付きアレイ内の要素は、１つ以上のリングに配置されることを特徴とする、請求項２０に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権）
本特許出願は、２０１６年５月２０日出願の「高ＲＦ同調、広い温度動作範囲、及び低粘度の無線周波数液晶（ＲＦＬＣ）混合物」と題する対応する仮特許出願番号第６２／３３９，５５０号に対する優先権を主張し、引用によりこれを組み入れる。
【０００２】
本発明の実施形態は、液晶（ＬＣ）を有する無線周波数（ＲＦ）デバイスの分野に関し、より具体的には、本発明の実施形態は、メタマテリアル同調アンテナでの使用に適した、高ＲＦ同調及び低粘度を有する無線周波数（ＲＦ）デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、液晶（ＬＣ）ベースのメタマテリアル要素をデバイスの一部として使用した表面散乱アンテナ及びその他のそのような無線周波数デバイスが開示されている。アンテナの場合、ＬＣは、アンテナ素子を同調するためのアンテナ素子の一部として使用されている。このようなデバイスの性能は、少なくとも一部には、使用されるＬＣに依存する。従って、そのＬＣを使用したデバイスの性能を改善するような性質を有するＬＣを開発することが望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
改善された性能を有する無線周波数（ＲＦ）液晶（ＲＦＬＣ）混合物を含むデバイスが開示される。１つの実施形態において、改善された性能は、高ＲＦ同調、広い温度動作範囲及び低粘度を含む。１つの実施形態において、デバイスは、複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子アレイを備えると共に各アンテナ素子が液晶（ＬＣ）構造を有するアンテナを含み、ＬＣ構造は、少なくともプロトン、水素（Ｈ）、又はヘテロ原子のうちの１つ以上で側方官能化（ｌａｔｅｒａｌｌｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ）された、以下の：
【化１】
2019520738.tif 000003
のうちの１種以上の混合物を含む。
本発明は、以下で与えられる詳細な説明及び添付の本発明の種々の実施形態の図面からより完全に理解されるが、それらは本発明を特定の実施形態に限定すると解釈すべきではなく、単に説明及び理解のためのものである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】入射マイクロ波放射に対するＬＣネマチック相の相対配向の表現を示す。
【図２Ａ】メタネットワーク・アンテナ技術単一要素の内部の場の配向及び濃度のコンピュータモデル化ベースの表現を示す。
【図２Ｂ】代表的なメタネットワーク・アンテナ技術単一要素の写真である。
【図２Ｃ】共振周波数同調の表現を示す。
【図３】単純線形結合モデルを用いて作成されたΔｎ推定値と組み合わされた無線周波数（ＲＦ）同調研究から得られた近似的結果を示す。
【図４】選択されたＬＣ混合物の熱（示差走査熱量計）トレースを示す。
【図５】選択されたＬＣ混合物の熱（示差走査熱量計）トレースを示す。
【図６】選択されたＬＣ混合物の熱（示差走査熱量計）トレースを示す。
【図７】選択されたＬＣ混合物の熱（示差走査熱量計）トレースを示す。
【図８】選択されたＬＣ混合物の熱（示差走査熱量計）トレースを示す。
【図９】円筒波フィードを提供するために用いられる同軸フィードの１つの実施形態の平面図を示す。
【図１０】円筒状給電アンテナの入力給電部の周りに同心円状に配置されたアンテナ素子の１以上のアレイを有するアパーチャを示す。
【図１１】接地面と再構成可能な共振器層とを含む１列のアンテナ素子の斜視図を示す。
【図１２】同調可能な共振器／スロットの１つの実施形態を示す。
【図１３】物理アンテナアパーチャの１つの実施形態の断面図を示す。
【図１４Ａ】スロット付きアレイを作製するための異なる層の１つの実施形態を示す。
【図１４Ｂ】スロット付きアレイを作製するための異なる層の１つの実施形態を示す。
【図１４Ｃ】スロット付きアレイを作製するための異なる層の１つの実施形態を示す。
【図１４Ｄ】スロット付きアレイを作製するための異なる層の１つの実施形態を示す。
【図１５】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。
【図１６】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１７】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１８】ＴＦＴパッケージの１つの実施形態を示す。
【図１９】テレビジョンシステムにおいて二重受信を同時に行う通信システムの１つの実施形態のブロック図である。
【図２０】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。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
液晶（ＬＣ）混合物を含む無線周波数（ＲＦ）デバイス及びこれを使用するための方法が開示される。１つの実施形態において、ＲＦデバイスは、アンテナ、フェーズドアレイ又は光変調器を含むことができる。１つの実施形態において、ＬＣ混合物は、パイ共役メソゲン（液晶）化合物を含む無線周波数液晶（ＲＦＬＣ）混合物である。１つの実施形態において、ＲＦＬＣは、メタネットワーク・アンテナ技術の能動素子としての使用に適している。メタネットワーク・アンテナ技術において有用であるために、ＲＦＬＣ混合物は、大電圧同調可能なＲＦ誘電異方性（光学Δη≧０．３、ＲＦΔε≧１．３３）、許容可能な温度安定特性、（−４０℃以下での長期保存安定性、透明点≧１２５℃）、低ＲＦ損失（Δε／Ｔａｎσ≧７５）、及び許容可能な粘弾性（γ１／κ３≦１５）を示す。
【０００７】
本明細書における目的では、「同調範囲」は、ＲＦ誘電率の変化量Δε（ＲＦ）として定義され、光学用途では、これはΔｎとして定義される。
【０００８】
１つの実施形態において、本明細書で開示される液晶混合物は、高複屈折液晶である。高複屈折は、典型的には当該分野ではΔｎ＞０．３として認識される。これらは、限定しないが、１）共振要素に基づくホログラフィックアンテナ、反射アレイ及びフェーズドアレイのようなアンテナ用途、及び２）例えばＬＩＤＡＲ（光イメージング検出及び測距）において用いられるような空間光変調器を含む、いくつかの用途で使用することができる。上記用途において高複屈折液晶が有用であるためには、それらは高速スイッチング時間及び高同調範囲を示す必要がある。
【０００９】
本発明の実施形態は、大きい無線周波数（ＲＦ）誘電体同調（高複屈折）を低融点及び低回転粘度と組み合わせた、一連の液晶混合物を含む。１つの実施形態において、ＬＣ混合物は、回転粘度〜１３と組み合わされた−６３℃という低い融点及び１３５℃という高い透明点を有する。これら重要な革新は、これらの材料が高速スイッチング速度を与えること及び低温で動作することを可能にする。このことは、通常は複屈折を高めると粘度の増大及び高融点が伴うので一般には困難である。これらの材料は、アンテナ能動素子の動作を可能にし、それゆえアンテナアレイの構築を可能にする。
【００１０】
１つの実施形態において、使用される液晶は、１）十分な誘電体同調（光学Δη≧０．３、ＲＦΔε＞１．３３）、２）許容可能な緩和時間（〜２０ｍｓ、γ１／κ３≦１５）、３）適切な温度特性（−４０℃以下での長期保存安定性、透明点≧１２５℃）、４）合理的なＲＦ損失（Δε／Ｔａｎδ≧７５）を与える。この性質の組み合わせは、比較的ユニークである。これらの特性の何れかを単独で最適化することはできる。しかしながら、全ての要件を同時に満たす材料を実現することは著しく困難である。従って、このような材料（混合物）及び設計戦略は、本質的にユニークであり価値がある。
【００１１】
商業的に使用されている大部分の液晶は、単分子構造ではない。それらは、各々がユニークな物理的特性及び化学的特性を示すいくつかの化合物の混合物から成る。従って、分子レベルの構造／性質の関係を、適切な極性及び分極異方性を有する単分子構造を設計するために使用する。これらの同じ構造／性質の関係は同時に、全ての動作要件を満たす凝縮相（液晶中間相）を作り出すために使用される。
【００１２】
本発明の実施形態は、有用なＬＣ混合物のための特定の化学的「レシピ」を提供するのみならず、合理的に設計された性質を有する新規混合物を作り出すために更に用いることができる一連の一般概念も提供する。
【００１３】
提供される特定の化学構造は、特定の化学的特性及び物理的特性を調節するために複数の混合物「レシピ」において使用することができる。立証された一般的な構造／性質の関係を用いて、性能特性が有意に向上した新規材料を設計することができる。
【００１４】
１つの実施形態において、本明細書で開示される高複屈折液晶は、分子レベルで、大きい長さ／幅分極異方性を作り出す。１つの実施形態において、これは、長く剛直なπ電子共役コア（例えばトラン）を作成することによって達成される。このような分子は、それ自体（未官能化）で、強い分子間相互作用に起因して非常に高い融点を有する。１つの実施形態において、融点を低下させてネマチック（液晶）相形成に有利にするために、一方の端部に長い炭素テールを付加する。反対側の端部には、複屈折を更に高めるため及び永久双極子を導入するために、極性基、例えば、イソチオシアネート（ＮＣＳ）、トリフルオロメトキシ（ＯＣＦ3）、シアノ（ＣＮ）、ブロミド（Ｂｒ）、又はトリフルオロフェニル（Ｃ6Ｈ2Ｆ3）が用いられる。
【化２】
2019520738.tif 000004
【００１５】
この考え方は、上記の一般構造（ＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３、及びＧＳ４）によって表すことができる。ＧＳ１、ＧＳ２、及びＧＳ４の場合、コアはｍ個の単位で表される。このコアは、最も一般的にはプロトン、Ｈ、及び／又はヘテロ原子、例えばフッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、又は塩素（Ｃｌ）などによって側方官能化することができる。アルキル基のような他の基、例えば、メチル（ＣＨ3）、エチル（ＣＨ2ＣＨ3）、プロピル（ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）、又はメトキシ（ＯＣＨ3）、エトキシ（ＯＣＨ2ＣＨ3）、プロポキシ（ＯＣＨ2ＣＨ3）、又はトリフルオロメトキシ（ＯＣＦ3）を、様々なＲ位置に導入することもできる。このような側方官能化は、スメクチック相形成に不利になるように及び／又は回転粘度γ、弾性定数κ、及び融点Ｔmを変更するために、分子間相互作用を変更する。コアを長くすること（ｍを増やすこと）は、一般則として複屈折を高める。この場合、Ａは、下記の構造１−６で見られるように飽和炭素鎖であるか、又はアルコキシ（ＯＣnＨ(2n+1)）、又は同様に官能化されたシクロヘキシル及び／又はフェニル部分の何れかである。炭素鎖が長いほど、一般に融点は低下する。この場合、Ｂは、第２のアルキル又はアルコキシ鎖であるか、又はイソチオシアネート（ＮＣＳ）、トリフルオロメトキシ（ＯＣＦ3）、シアノ（ＣＮ）、ブロミド（Ｂｒ）、又はトリフルオロフェニル（Ｃ６Ｈ２Ｆ３）のような極性基の何れかである。構造ＧＳ３は、Ｚ及びＹが互いに独立した単結合又は三重結合を表す相補的な構造モチーフを示す。
【００１６】
（液晶混合物の作製）
以下は、アンテナにおけるアンテナ素子内のメタマテリアル要素として用いることができる６種のＬＣ化学構造の例示的な実施形態である。
【化３】
2019520738.tif 000005
上記スキーム１の６種の構造において、液晶混合物は、上記構造の何れか又は全てを含有し、ここでＤ＝ＣＨ2、Ｏ、Ｓ、Ｓｅであり、Ｒ１−Ｒ１２＝ＣnＨ(2n+1)、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＳＣnＨ(2n+1)、ＳｅＣnＨ(2n+1)、Ｂｒであり、Ｘ＝ＮＣＳ、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｈである。
【００１７】
スキーム１に構造１−６として示される化合物は何れも、室温で液体ではない。液晶であるためには、混合物は、有用な動作温度範囲内で液体でなければならない。室温で液体を形成するために、一般構造ＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３及び特定構造１−６で示される化合物のような類似化合物の混合物を、特定量の各化合物を秤量し、それらを共に混合し、次いで化合物が融解して互いに混和するまで加熱することによって調製する。適切な混合物は、室温で再固化（凝固）しない。混合物は、異なる長さの炭素鎖（ｎ＝１−７）を持つ１種類の特定の基本構造を混合した単純なものであってもよく、又は多くの異なる構造を様々な重量百分率で添加した複雑なものであってもよい。
【００１８】
１−６及び／又はＧＳ１／ＧＳ２で例示されるような基本構造は、物理的性質の観点で異なるのみならず、複屈折Δｎの観点でも異なり得る。従って、異なる重量百分率を含有する混合物は、異なる光学的性質も有することになる。本明細書における目的のために、基本混合物は、特定の物理的性質及び光学的性質を有するように、上記のようにテーラーメイドすることができる。
【００１９】
（構造及び共通ユニットの命名）
構造１−６は、全て共通のサブユニットを有する。
【００２０】
構造１は、シクロヘキシル−フェニルとして知られる。これは、互いに付加したシクロヘキシル環及びフェニル環から成る。左側のｎは、飽和炭化水素テール内に存在する炭素の数を表す。炭素の数は、一般にｎ＝１とｎ＝７との間で変化し、ｎ＝１はメチル、ｎ＝２はエチル、ｎ＝３はプロピル、ｎ＝４はブチル、ｎ＝５はペンチル、ｎ＝６はヘキシル、ｎ＝７はヘプチルである。１つの実施形態において、Ｄは炭素及び２個の水素であり（追加の炭素が付加されている）、Ｘ＝ＮＣＳであり、ｎ＝４である。このような場合、構造番号１は、ペンチル−シクロヘキシルフェニルイソシアネートと命名される。同じ基本構造が保持され、かつＤが酸素に変更されると、その構造は、ブトキシ−シクロヘキシルフェニルイソシアネートと命名される。
【００２１】
構造２は、本明細書においてトラン（ｔｏｌａｎｅ）と称される。トランは、基本的に何れかの端部が三重結合の２つのフェニル環である。上記と同じ命名規則を用いて、１つの実施形態において、Ｄ＝ＣＨ2及びＸ＝ＮＣＳの場合、構造番号２は、ペンチル−イソチオシアナトトランと命名される。
【００２２】
構造３は、構造１と構造２との組み合わせである。これを本明細書においてシクロヘキシル−トランと称する。１つの実施形態において、Ｄ＝ＣＨ2及びＸ＝ＮＣＳである。この場合、構造３は、ペンチル−イソチオシアナトシクロヘキシル−トランと命名される。
【００２３】
構造４は、本明細書においてフェニル−トランと称される。フェニル環が基本トラン構造に付加されている。１つの実施形態において、Ｄ＝ＣＨ2及びＸ＝ＮＣＳである。この場合、構造４は、ペンチル−イソチオシアナトフェニル−トランと称される。
【００２４】
構造５は、本明細書においてフェニル−ビス−トランと称される。これは２つの三重結合をフェニル基と別のフェニル環との間に有する。１つの実施形態において、Ｄ＝ＣＨ2及びＸ＝ＮＣＳである。この場合、構造５は、ペンチル−イソチオシアナトフェニル−ビストランと命名される。
【００２５】
構造６は、本明細書においてテルフェニルと称され、３つのフェニル環が互いに付加している。１つの実施形態において、Ｄ＝ＣＨ2及びＸ＝ＮＣＳである。この場合、構造６は、ペンチル−イソチオシアナトテルフェニルと命名される。
【００２６】
下記のスキーム２は、本明細書で開示されるアンテナで使用するための別の混合物の組を示す。混合物の各々は、ＮＣＳ末端基の使用を含む。
【化４】
2019520738.tif 000006
2019520738.tif 000007
（ＬＣ単分子及び混合物の試験結果）
【表１】
2019520738.tif 000008
【表２】
2019520738.tif 000009
【００２７】
上記で論じたように、有用な液晶混合物は、いくつかのユニークな基本構造（ＬＣ単体）を様々な重量百分率で組み合わせることによって調製される。スキーム２は、この研究のために合成で調製されたＬＣ単体のライブラリを示す。表１は、スキーム２に示すＬＣ単体の温度特性を示す。「融解」という用語は、融点、すなわち化合物が結晶性固体から液体に相変化するときの温度を表すために用いられる。「凝固」という用語は、凝固点、すなわち線形速度１０℃／分で冷却したときに凝固が再び起こる温度を表す。複屈折Δｎは、得られたところに示す。透明点は、ネマチック相が等方性になる（そして外観が乳白色から透明に視覚的に変化する）ときの温度を表す。表１の精査から、最低融解ＬＣ単体である４ＴＯＬＣｌは、４４．４℃で融解する。これは室温（〜１９℃）よりかなり上である。同様に、最高透明点は、１１１．７ｏによって示される。
【００２８】
表２は、この化合物ライブラリを用いて作製された種々の混合物を示す。各化合物の重量百分率が与えられ、得られた温度特性及び同調特性が与えられる。
【００２９】
スキーム２で示されるＬＣ単体ライブラリを用いて、−６４℃という低温で凝固し、１５３℃という高温で透明になる混合物を作製することができることを、表２の精査によって更に例証することができる。これらの値は、今までに報告された最も広いネマチック温度範囲に匹敵する。
【００３０】
図１及び図２Ａ−図２Ｃは、メタネットワーク・アンテナ技術に関連した同調の概念を示す。この概念は、１つの実施形態によるメタネットワーク要素アレイに基づくアンテナを構成する多くの要素のうちの１つである単一要素の観点で最もよく例証される。本明細書で論じるようなネマチック相液晶混合物は、メタネットワーク・アンテナ技術の単一要素内に埋め込まれる。図１は、入射マイクロ波放射に対するＬＣネマチック相の相対配向の表現を示す。電場が印加されると、ＬＣはその配向を変化させ、それゆえ、そのΔｎにより、図１で与えられる式に対応するΔｆを生じさせる。このΔｆがアンテナ技術の動作を決定する。
【００３１】
図２Ａは、メタネットワーク・アンテナ技術単一要素の内部の場の配向及び濃度のコンピュータモデル化ベースの表現を示す。図２Ｂは、代表的なメタネットワーク・アンテナ技術単一要素の写真である。図２Ｃは、表２及び表３においてΔｆとして示される共振周波数同調の表現を示す。
【００３２】
図３は、単純線形結合モデルを用いて行われたΔｎ推定と組み合わされたＲＦ同調研究から得られた近似的結果を示す。線形結合解析を用いて１３．１及び１３．２をプロットすると、１３．１及び１３．２に対するΔｎは、それぞれ０．３７及び０．３４と推定することができる。これをその平均同調結果に対してプロットすると、〜１．８５ＧＨｚで同調するためは、Δｎ〜０．４に達しなければならない。
【００３３】
先に記したように、Δｎを高める最も単純な方法は、最高Δｎ混合物成分（この場合ＴＦＮＣＳＴ１）の量を増やすことである。しかしながら、このソリューションは、混合物全体を再処方しない限り、良好な熱的性能を維持しない。例えば、１３．１は、表２で与えられる混合物の中で最大のΔｎを示すが、最も狭いネマチック温度範囲も示す。これに対処するために、いくつかの新しい混合物を試験した。現在までに最も成功した混合物は１３．８であった。この混合物は、推定Δｎ〜０．３９−〜０．４を有する。１３．８は、極めて広いネマチック温度範囲を示し、特に高い透明点を有する。これには多少の粘度上昇が伴うが、その上昇は劇的ではない。これに対処するために、Δｎをそれほど低減せずに５ＣＨＢＴの量を増やすことができる。−２０℃におけるバルクテストは、１３．８がこの温度でも極めて安定なままであるように見えることを示す。
【００３４】
（マイクロ波損失及び同調測定）
【表３】
2019520738.tif 000010
ここで示す混合物の場合、Δε（Δｎ）が増大するにつれて、ＲＦ損失も増大することに留意されたい。しかしながら、１３．８の場合、この損失は、依然としてメタネットワーク・アンテナ技術にとっては許容できるものである。
【００３５】
図４−図８は、選択されたＬＣ混合物の熱（示差走査熱量計）トレースを示す。
これらの値は、表２で示すものに対応する。
【００３６】
上記のＬＣは、以下の特徴を有するアンテナの実施形態に含めることができる。
【００３７】
（アンテナ実施形態の実施例）
上述の技術は、平面アンテナ（ｆｌａｔ  ｐａｎｅｌ  ａｎｔｅｎｎａ）と共に使用することができる。このような平面アンテナの実施形態が開示される。平面アンテナは、アンテナアパーチャ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、平面アンテナは、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ためのマトリクス駆動回路を含む円筒状給電アンテナである。給電部は円形である必要はない点に留意されたい。１つの実施形態において、素子は、リング状に配置される。
【００３８】
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アパーチャは、共に結合された複数のセグメントから構成される。セグメントの組み合わせは、共に結合されたときに、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。
【００３９】
（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、平面アンテナは、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について説明する。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の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モバイルプラットフォーム（例えば、航空、海上、陸上、その他）上で動作する衛星地上局（ＥＳ）のコンポーネント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また、モバイルプラットフォーム上ではない地上局（例えば、固定地上局又は可搬地上局）で使用できることに留意されたい。
【００４０】
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して誘導する。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使用してビームを電気的に形成し誘導するアンテナシステム（フェーズド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。
【００４１】
１つの実施形態において、アンテナシステムは、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なる導波構造、（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）ホログラフィ原理を使用してメタマテリアル散乱素子からの調整可能な放射場（ビーム）の形成を命令する制御構造から構成される。
【００４２】
（導波構造の実施例）
図９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している。図９を参照すると、同軸給電部は、中心導体及び外側導体を含む。１つの実施形態において、円筒波給電アーキテクチャが、給電点から円筒状に外向きに広がる励起を中心点からアンテナに供給する。すなわち、円筒状給電アンテナは、外向きに進む同心状給電波を生成する。それでも、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、正方形、又は何ら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、円形構造から生じる給電波が最も自然である。
【００４３】
図１０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２以上のアレイを有するアパーチャを示している。
【００４４】
（アンテナ素子）
１つの実施形態において、アンテナ素子は、１つのグループのパッチアンテナを含む。このパッチアンテナのグループは、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、誘電体基板、及び上部導体からなる単位セルの一部であり、上部導体は、該上部導体にエッチングされ又は堆積された相補的電気誘導型容量性共振器（「相補型電気ＬＣ」又は「ＣＥＬＣ」）を組み込んでいる。当業者には理解されるように、液晶とは対照的に、ＣＥＬＳの関連におけるＬＣは、インダクタンス−キャパシタンスを指す。
【００４５】
１つの実施形態では、液晶（ＬＣ）が散乱素子の周りのギャップに配置される。この液晶は、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、各単位セル内に封入され、スロットに関連付けられた下部導体をそのパッチに関連付けられた上部導体から分離する。液晶は、該液晶を含む分子の配向の関数である誘電率を有し、液晶両端間のバイアス電圧を調節することにより、分子の配向（及びひいては誘電率）を制御することができる。１つの実施形態では、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／オフスイッチ統合する。スイッチをオンにすると、ＣＥＬＣは、電気的に小さいダイポールアンテナのような電磁波を放出する。本明細書での教示は、エネルギー伝達に関して２値様式で動作する液晶を有することに限定されない点に留意されたい。
【００４６】
１つの実施形態では、このアンテナシステムの給電幾何形状は、アンテナ素子を波動給電の波動ベクトルに対して４５度（４５°）の角度で位置決めすることを可能にする。他の位置（例えば、４０°の角度）を用いてもよい点に留意されたい。素子のこの位置は、素子によって受信されるか又は素子から送信／放射される自由空間波の制御を可能にする。１つの実施形態では、アンテナ素子は、アンテナの作動周波数の自由空間波長未満の素子間隔で配置される。例えば、１波長につき４つの散乱素子が存在する場合、３０ＧＨｚ送信アンテナ内の素子は、約２．５ｍｍ（すなわち、３０ＧＨｚの自由空間波長１０ｍｍの４分の１）となる。
【００４７】
１つの実施形態では、２組の素子は互いに垂直であり、同じ同調状態に制御される場合には等しい振幅の励起を同時に有する。給電波の励起に対してこれらを±４５度回転させることにより、両方の望ましい機能が同時に達成される。一方の組を０度回転させ、他方を９０度回転させることによって垂直目標は達成されるが、等振幅励起の目標は達成されない。０度と９０度を使用して、２つの側部から単一構造のアンテナ素子アレイを給電するときに分離を達成することができる点に留意されたい。
【００４８】
各単位セルから放射されるパワーの量は、コントローラを使用してパッチに電圧（ＬＣチャネルの両端の電位）を印加することによって制御される。各パッチに対するトレースを使用して、パッチアンテナに電圧を供給する。電圧を使用して、キャパシタンス及び従って個々の素子の共振周波数を同調又は離調させ、ビーム形成を達成するようにする。必要とされる電圧は、使用される液晶混合物に依存する。液晶混合物の電圧同調特性は、液晶が電圧の影響を受け始める閾値電圧と、それを超える電圧の増加が液晶の大きな同調を生じない飽和電圧とによって主として説明される。これら２つの特性パラメータは、異なる液晶混合物に対して変化する場合がある。
【００４９】
１つの実施形態では、上記で検討したように、マトリクス駆動を使用してパッチに電圧を印加し、各セルに対して別個の接続を有することなく、各セルを他の全てのセルから切り離して駆動するようにする（直接駆動）。素子が高密度であるために、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。
【００５０】
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つの主要な構成要素を有し、すなわち、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、一方、マトリクス駆動スイッチングアレイは、放射を妨害しないように放射ＲＦアレイの全体を通して散在している。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つの主要な構成要素を有し、すなわち、アンテナシステムのための駆動電子機器を含むコントローラは、波動散乱構造の下方にあり、一方、マトリクス駆動スイッチングアレイは、放射を妨害しないように放射ＲＦアレイの全体を通して散在している。１つの実施形態では、アンテナシステムのための駆動電子機器は、散乱素子への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に対するバイアス電圧を調節する市販のテレビジョン装置で使用される市販の既製ＬＣＤ制御装置を備える。
【００５１】
１つの実施形態では、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を含有する。制御構造はまた、プロセッサに位置及び方位情報を提供するセンサ（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軸磁力計、その他）を組み込むことができる。位置及び方位情報は、地上局内の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ではない場合がある。
【００５２】
より具体的には、コントローラは、作動周波数でどの素子がオフにされてどの素子がオンにされるか、並びどの位相及び振幅のレベルにするかを制御する。素子は、電圧印加によって周波数作動に対して選択的に離調される。
【００５３】
送信に関して、コントローラは、ＲＦパッチに電圧信号アレイを供給して変調パターン又は制御パターンを生成する。制御パターンは、素子を異なる状態に変える。１つの実施形態では、多状態制御が使用され、そこでは、方形波（すなわち、正弦波グレイシェード変調パターン）とは対照的に、様々な素子が様々なレベルにオン及びオフにされて、更に正弦波制御パターンを近似する。１つの実施形態において、放射する素子もあれば放射しない素子もあるのではなく、一部の素子が他の素子よりも強く放射する。可変的な放射は、特定の電圧レベルを印加することによって達成され、これにより液晶の誘電率が様々な量に調節され、それによって素子を可変的に離調させて一部の素子を他の素子よりも多く放射させる。
【００５４】
素子のメタマテリアルアレイによる集束ビームの発生は、強め合う干渉と弱め合う干渉の現象によって説明することができる。個々の電磁波は、自由空間で遭遇するときに同じ位相を有する場合に加え合わされ（強め合う干渉）、自由空間で遭遇するときに逆位相ならば互いに打ち消し合う（弱め合う干渉）。各連続するスロットが誘導波の励起点から異なる距離に配置されるようにスロットアンテナ内のスロットが位置決めされた場合に、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４分の１離間している場合に、各スロットは、前のスロットから４分の１の位相遅延で波を散乱させることになる。
【００５５】
このアレイを使用して、生成することができる強め合う干渉及び弱め合う干渉のパターンの数を増すことができるので、ホログラフィの原理を使用して、理論的にはアンテナアレイのボアサイトから±９０度（９０°）のあらゆる方向にビームを指向させることができる。従って、どのメタマテリアル単位セルがオン又はオフにされるのかを制御することにより（すなわち、どのセルがオンにされてどのセルがオフにされるかのパターンを変えることにより）、強め合う干渉及び弱め合う干渉の異なるパターンを作り出すことができ、アンテナは主ビームの方向を変えることができる。単位セルをオン及びオフにするのに必要な時間は、１つの位置から別の位置にビームを切り換えることができる速度によって定まる。
【００５６】
１つの実施形態では、アンテナシステムは、アップリンクアンテナのための１つの誘導可能ビームと、ダウンリンクアンテナのための１つの誘導可能ビームとを生成する。１つの実施形態では、アンテナシステムは、メタマテリアル技術を使用してビームを受信し、衛星からの信号を復号し及び衛星に向けられる送信ビームを形成する。１つの実施形態では、アンテナシステムは、ビームを電気的に形成して誘導するのにデジタル信号処理を使用するアンテナシステム（フェーズド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つの実施形態では、アンテナシステムは、特に従来の衛星ディッシュベースの受信機と比較して、平面的で比較的薄型の「面」アンテナと見なされる。
【００５７】
図１１は、グランドプレーンと再構成可能共振器層とを含む１列のアンテナ素子の斜視図を示している。再構成可能共振器層１２３０は、同調可能スロット１２１０のアレイを含む。同調可能スロット１２１０のアレイは、アンテナを望ましい方向に指向させるように構成することができる。同調可能スロットの各々は、液晶両端間の電圧を変化させることによって同調／調節することができる。
【００５８】
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２で液晶両端間の電圧を変化させることにより同調可能スロット１２１０のアレイを変調する。制御モジュール２１８０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、又は他の処理論理部を含むことができる。１つの実施形態では、制御モジュール１２８０は、同調可能スロット１２１０のアレイを駆動するために論理回路（例えば、マルチプレクサ）を含む。１つの実施形態では、制御モジュール１２８０は、同調可能スロット１２１０のアレイ上に駆動されるホログラフィック回折パターンに関する仕様を含むデータを受信する。ホログラフィック回折パターンは、それがダウンリンクビーム（及び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）を通信に適切な方向に誘導するように、アンテナと衛星間の空間的関係に応じて発生させることができる。各図には描かれていないが、制御モジュール１２８０と類似の制御モジュールが、本開示の図にて記載される同調可能スロットの各アレイを駆動することができる。
【００５９】
ＲＦ基準ビームがＲＦホログラフィック回折パターンに遭遇するときに望ましいＲＦビームを発生させることができる類似の技術を使用して、無線周波数（「ＲＦ」）ホログラフィも可能である。衛星通信の場合に、基準ビームは、給電波１１０５（一部の実施形態では約２０ＧＨｚ）のような給電波の形態である。給電波を放射ビームに変換するために（送信目的又は受信目的の何れかで）、望ましいＲＦビーム（物体ビーム）と給電波（基準ビーム）との間で干渉パターンが計算される。干渉パターンは、給電波が望ましいＲＦビーム（望ましい形状及び方向を有する）に「誘導される」ように、回折パターンとして同調可能スロット１２１０のアレイ上に駆動される。言い換えれば、ホログラフィック回折パターンに遭遇する給電波は、物体ビームを「再構成」し、これは通信システムの設計要件に従って形成される。ホログラフィック回折パターンは、各素子の励起を含有し、導波路内の波動方程式としてのｗinと外向き波に関する波動方程式としてのｗoutとを使用して、ｗhologram＝ｗin＊ｗoutによって計算される。
【００６０】
図１２は、同調可能共振器／スロット１２１０の１つの実施形態を示している。同調可能スロット１２１０は、アイリス／スロット１２１２と、放射パッチ１２１１と、アイリス１２１２とパッチ１２１１との間に配置された液晶１２１３とを含む。１つの実施形態では、放射パッチ１２１１は、アイリス１２１２と同じ場所に配置される。
【００６１】
図１３は、物理的アンテナアパーチャの１つの実施形態の断面図を示している。アンテナアパーチャは、グランドプレーン１２４５と、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とを含む。１つの実施形態において、図４のアンテナアパーチャは、図３の複数の同調可能共振器／スロット１２１０を含む。アイリス／スロット１２１２は、金属層１２３６内の開口によって定められる。図２の給電波１２０５のような給電波は、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、グランドプレーン１２４５と共振器層１２３０との間を伝播する。
【００６２】
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とアイリス層１２３３との間に配置される。１つの実施形態では、スペーサがガスケット層１２３２に取って代わ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、他のタイプの基板であってもよい。
【００６３】
銅層において開口をエッチングして、スロット１２１２を形成することができる。１つの実施形態では、アイリス層１２３３は、導電性ボンディング層によって図４の別の構造（例えば、導波路）に導電的に結合される。１つの実施形態において、アイリス層は、導電性ボンディング層によって導電的に結合されず、代わりに非導電性ボンディング層と界面接合される点に留意されたい。
【００６４】
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つの実施形態では、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スタンドオフ（離隔部）を提供するスペーサ１２３９を含む。１つの実施形態では、スペーサは７５ミクロンであるが、他のサイズ（例えば、３〜２００ｍｍ）を使用することができる。上述のように、１つの実施形態において、図１３のアンテナアパーチャは、同調可能共振器／スロット１２１０のような複数の同調可能共振器／スロットを含み、該同調可能共振器／スロット１２１０は、パッチ１２１１、液晶１２１３、及びアイリス１２１２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。チャンバに液晶が充填されると、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ことができる。
【００６５】
パッチ層１２３１とアイリス層１２３３との間の電圧を変調して、パッチとスロット（例えば、同調可能共振器／スロット１２１０）間のギャップ内の液晶を同調させることができる。液晶１２１３の両端間電圧を調節することにより、スロット（例えば、同調可能共振器／スロット１２１０）のキャパシタンスが変化する。従って、キャパシタンスを変化させることにより、スロット（例えば、同調可能共振器／スロット１２１０）のリアクタンスを変化させることができる。スロット１２１０の共振周波数はまた、次式：
【数１】
2019520738.tif 000011
に従って変化し、ここで、ｆはスロット１２１０の共振周波数であり、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に調節して（キャパシタンスを変化させることにより）、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させないようにすることができる。これに代えて、スロット１２１０の共振周波数を２０ＧＨｚに調節して、スロット１２１０が給電波１２０５からのエネルギーを結合させ、そ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２値的（完全な放射又は全くの無放射）であるが、スロット１２１０のリアクタンス及び従って共振周波数の完全グレイスケール制御は、多値範囲にわたる電圧変化を使用して可能である。従って、各スロット１２１０から放射されるエネルギーは、精密に制御可能なので、同調可能スロットのアレイによって精緻なホログラフィック回折パターンを形成することができる。
【００６６】
１つの実施形態では、列内の同調可能スロットは、互いからλ／５だけ離間している。他の間隔を使用することもできる。１つの実施形態では、列内の各同調可能スロットは、隣接する列内の最も近い同調可能スロットからλ／２だけ離間しており、従って、異なる列内の共通に方向付けられた同調可能スロットはλ／４だけ離間するが、他の間隔も可能である（例えば、λ／５、λ／６．３）。別の実施形態では、列内の各同調可能スロットは、隣接する列内の最も近い同調可能スロットからλ／３だけ離間する。
【００６７】
本発明の実施形態は、市場の多重アパーチャの必要性に対して、２０１４年１１月２１日出願の「Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｓｔｅｅｒａｂｌｅ  Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｌｙ  Ｆｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ａｎｔｅｎｎａ（誘導可能円筒給電式ホログラフィックアンテナからの動的偏波及び結合制御）」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日出願の「Ｒｉｄｇｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｆｅｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ａｎｔｅｎｎａ（再構成可能アンテナのためのリッジ型導波路給電構造）」という名称の米国特許出願第１４／６１０，５０２号明細書に説明されているような再構成可能メタマテリアル技術を使用する。
【００６８】
図１４Ａ−Ｄは、スロット付きアレイを作成するための異なる層の１つの実施形態を示している。アンテナアレイは、図１０に示されている例示的なリングのようなリング状に位置決めされたアンテナ素子を含む。この実施例では、アンテナアレイは、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ことに留意されたい。
【００６９】
図１４Ａは、スロットに対応した位置を有する第１のアイリス基板層を示している。図１４Ａを参照すると、円は、アイリス基板の底部側におけるメタライゼーション内の開放エリア／スロットであり、給電部（給電波）への素子の結合を制御するためのものである。この層は、任意選択の層であり、全ての設計で使用される訳ではない点に留意されたい。図１４Ｂは、スロットを含む第２のアイリス基板層の一部を示している。図１４Ｃは、第２のアイリス基板層の一部を覆うパッチを示している。図１４Ｄは、スロット付きアレイの一部の上面図を示している。
【００７０】
図１５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している。アンテナは、二重層給電構造（すなわち、２つの層の給電構造）を使用して内向き進行波を生成する。１つの実施形態において、アンテナは、円形の外形を含むが、このことは必須ではない。すなわち、非円形の内向き進行波を使用することができる。１つの実施形態において、図１５のアンテナ構造は、図９の同軸給電部を含む。
【００７１】
図１５を参照すると、同軸ピン１６０１は、アンテナの下側レベルで場を励起するのに使用される。１つの実施形態において、同軸ピン１６０１は、容易に入手できる５０Ω同軸ピンである。同軸ピン１６０１は、導電性グランドプレーン１６０２であるアンテナ構造の底部に結合（例えば、ボルト締め）される。
【００７２】
内部導体である間隙導体１６０３は、導電性グランドプレーン１６０２から離隔される。１つの実施形態において、導電性グランドプレーン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、グランドプレーン１６０２と間隙導体１６０３との間の距離は、０．１インチ〜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。
【００７３】
グランドプレーン１６０２は、スペーサ１６０４を介して間隙導体１６０３から離隔される。１つの実施形態において、スペーサ１６０４は、発泡体又は空気状スペーサである。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。
【００７４】
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減速することである。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％進行波を減速する。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により定めることができる周期的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。
【００７５】
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。
【００７６】
アンテナは、側面１６０７及び１６０８を含む。側面１６０７及び１６０８は、同軸ピン１６０１からの進行波給電が反射によって間隙導体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、側面１６０７及び１６０８の角度は４５度の角度である。代替の実施形態において、側面１６０７及び１６０８は、反射を達成するために連続した半径に置き換えることができる。図１５は、４５度の角度を有する角度付き側部を示しているが、下部給電レベルから上部給電レベルへの信号伝播を達成する他の角度を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ことを考慮すると、理想的な４５度の角度からの何らかの偏差を使用して、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、単一の段部に置き換えられる。アンテナの一端上の段部は、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。
【００７７】
動作中、給電波が同軸ピン１６０１から供給されると、この給電波は、グランドプレーン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。同心円状射出波は、側部１６０７及び１６０８により反射され、間隙導体１６０３とＲＦアレイ１６０６との間の領域で内向きに進む。円形外周の縁部（エッジ）からの反射は、この波を同相に留まらせる（すなわち、この反射は、同相反射である）。進行波は、誘電体層１６０５によって減速する。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。
【００７８】
進行波を終了させるため、アンテナの幾何学的中心で終端部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、未使用エネルギーを終端させて、アンテナの給電構造を通る当該未使用エネルギーが反射して戻るのを阻止するＲＦ吸収体を含む。これらは、ＲＦアレイ１６０６の上部で使用することができる。
【００７９】
図１６は、アンテナシステムの別の実施形態を射出波と共に示している。図１６を参照すると、２つのグランドプレーン１６１０、１６１１は、互いに実質的に平行であり、グランドプレーンの間に誘電体層１６１２（例えば、プラスチック層など）を有している。ＲＦ吸収体１６１９（例えば、抵抗器）は、２つのグランドプレーン１６１０及び１６１１を共に結合する。同軸ピン１６１５（例えば、５０Ω）は、アンテナに給電する。ＲＦアレイ１６１６は、誘電体層１６１２及びグランドプレーン１６１０の上部に存在する。
【００８０】
動作中、給電波は、同軸ピン１６１５を介して供給され、同心円状外向きに進んでＲＦアレイ１６１６の素子と相互作用をする。
【００８１】
図１５及び図１６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改善する。１つの実施形態において、アンテナシステムは、プラスマイナス４５度の方位角（±４５°  Ａｚ）及びプラスマイナス２５度の仰角（±２５°  Ｅｌ）からなるサービス角度の代わりに、全方向でボアサイトから７５度（７５°）のサービス角度を有する。多数の個々の放射体から構成された何ら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ものである構成素子の利得に依存する。一般的な放射素子が使用される場合には、全体のアンテナ利得は、典型的には、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。ボアサイトから７５度外れたところでは、約６ｄＢの有意な利得低下が予期される。
【００８２】
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、共通分割器ネットワークを用いて給電されるアンテナと比較して給電構造を飛躍的に簡素化し、及びひいては全体で必要とされるアンテナ及びアンテナ給電量を低減するステップと、より粗い制御（全てを単純なバイナリ制御にまで拡張すること）で高ビーム性能を維持することによって製造及び制御誤差に対する感度を低下させるステップと、円筒状に配向された給電波が遠距離場において空間的に多様なサイドローブをもたらすので、直線的給電部と比較してより有利なサイドローブパターンを与えるステップと、偏波器を必要とせずに、左旋円偏波、右旋円偏波及び直線偏波を可能にすることを含めて偏波を動的であることを可能にするステップと、を含む。
【００８３】
（波散乱素子のアレイ）
図１５のＲＦアレイ１６０６及び図１６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、散乱体）を含む波散乱サブシステムを含む。このパッチアンテナのグループは、散乱メタマテリアル素子のアレイを含む。
【００８４】
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、相補的電気誘導型容量性共振器（「相補型電気ＬＣ」又は「ＣＥＬＣ」）を組み込んだ上部導体とからなる単位セルの一部であり、相補的電気誘導型容量性共振器は、上部導体にエッチング又は堆積される。
【００８５】
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、この液晶を構成する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、液晶の両端のバイアス電圧を調整することによって制御することができる。この特性を利用して、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。スイッチオンになると、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。
【００８６】
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）が５０パーセント（５０％）減少すると、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周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。
【００８７】
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。
【００８８】
単一のＣＥＬＣによって生成される電磁波の位相は、誘導波ベクトル上のＣＥＬＣの位置によって選択することができる。各セルは、ＣＥＬＣと平行な誘導波と同相の波を生成する。ＣＥＬＣは、波長よりも小さいので、出力波は、誘導波がＣＥＬＣの下を通過するときのこの誘導波の位相と同じ位相を有する。
【００８９】
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幾何形状は、ＣＥＬＣ素子を、給電波における波ベクトルに対して４５度（４５°）の角度で位置決め可能になる。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が可能になる。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隔で配列される。例えば、１波長当たりに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１０ｍｍ自由空間波長の１／４）となる。
【００９０】
１つの実施形態において、ＣＥＬＣは、スロットの上方に並置されたパッチを含むパッチアンテナと、これらパッチアンテナ間に液晶を有して用いて実施される。この点において、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、誘導波に対するスロットの位置に依存する。
【００９１】
（セル配置）
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ように円筒状給電アンテナの開口面上に配置される。セルの配置は、マトリクス駆動用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（行１）及びＲｏｗ２（行２）それぞれを介してトランジスタ１７１１、１７１２に結合され、列コントローラ１７０２は、列選択信号Ｃｏｌｕｍｎ１（列１）を介してトランジスタ１７１１、１７１２に結合される。また、トランジスタ１７１１は、パッチへの接続１７３１を介してアンテナ素子１７２１に結合され、トランジスタ１７１２は、パッチへの接続１７３２を介してアンテナ素子１７２２に結合される。
【００９２】
単位セルが非正規グリッド内に配置されて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最初の手法では、２つのステップが実行される。第１のステップでは、セルが同心リング上に配置され、セルの各々は、セルの傍らに配置されたトランジスタに接続され、このトランジスタが、各セルを別々に駆動するスイッチとして機能する。第２のステップでは、マトリクス駆動回路は、このマトリクス駆動手法が必要とするときにあらゆるトランジスタを一意のアドレスで接続するように構築される。マトリクス駆動回路は、行と列のトレースによって構築される（ＬＣＤと同様）が、セルはリング上に配置されるので、各トランジスタに一意のアドレスを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、全てのトランジスタをカバーするために極めて複雑な回路を生じさせ、経路設定を行う物理的トレースの数が著しく増加させることになる。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性能を妨げる。また、トレースが複雑であり実装密度が高いことに起因して、トレースの経路設定は、商業的に入手可能なレイアウトツールによって行うことができない。
【００９３】
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。このことは、各々が一意のアドレスを有する全てのセルを駆動するのに必要な最小数のトレースが確保される。この方式は、駆動回路の複雑性を軽減して経路設定を簡素化し、これによってアンテナのＲＦ性能が向上する。
【００９４】
より具体的には、１つの手法では、第１のステップにおいて、セルは、各セルの一意のアドレスを表す行及び列から構成された正方形グリッド上に配置される。第２のステップにおいて、セルは、セルのアドレス、及び第１のステップで定められた行及び列への接続性が維持されながら、グループ化されて同心円に変換される。この変換の目的は、セルをリング上に配置するだけでなく、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保つことである。この目的を達成するために、セルをグループ化する幾つかの方法が存在する。
【００９５】
１つの実施形態において、ＴＦＴパッケージは、マトリクス駆動回路における配置及び一意のアドレス指定を可能にするのに使用される。図１８は、ＴＦＴパッケージの１つの実施形態を示している。図１８を参照すると、ＴＦＴ及び保持キャパシタ１８０３が、入力ポート及び出力ポートと共に示されている。トレース１８０１に接続された２つの入力ポートと、トレース１８０２に接続された２つの出力ポートとがあり、行及び列を使用してＴＦＴを共に接続する。１つの実施形態において、行のトレース及び列のトレースは、９０°の角度で交差して、行のトレースと列のトレースとの間の結合が低減され、場合によっては最小となることがある。１つの実施形態において、行のトレース及び列のトレースは、様々な層上に存在する。
【００９６】
（例示的なシステムの実施形態）
１つの実施形態において、複合アンテナ開口面は、セットトップボックスと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、アンテナにより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、ＤｉｒｅｃｔＴＶ受信機）に供給される。より具体的には、複合アンテナ動作は、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ＲＦ信号を受信するように制御され、別のサブアレイは、別の異なる周波数及び／又は偏波で信号を受信するように制御される。周波数又は偏波のこれらの相違は、テレビジョンシステムにより異なるチャネルが受信されることを表している。同様に、２つのアンテナアレイは、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するため２つの異なるビーム位置に対して制御されて、複数のチャネルを同時に受信することができる。
【００９７】
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、上述したように異なる周波数及び／又は偏波で二重受信を同時に実行するように独立して動作可能な２つの空間的に交互配置されたアンテナ開口面を含む。２つの空間的に交互配置されたアンテナ動作についてのみ説明しているが、ＴＶシステムは、２つよりも多いアンテナ開口面（例えば、３つ、４つ、５つなどのアンテナ開口面）を有することができる点に留意されたい。
【００９８】
１つの実施形態において、２つの交互配置された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。この結合は、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に供給される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、商用ダイプレクサ（例えば、Ａ１  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ社製のモデルＰＢ１０８１ＷＡ  Ｋｕ帯域シトコムダイプレクサ）である。
【００９９】
ダイプレクサ１４３０は、低ノイズブロックダウンコンバータ（ＬＮＢ）のペア１４２６、１４２７に結合され、これらＬＮＢは、当技術分野において周知の方法でノイズフィルタリング機能、ダウンコンバート機能及び増幅を実行する。１つの実施形態において、ＬＮＢ１４２６、１４２７は、室外ユニット（ＯＤＵ）に存在する。別の実施形態において、ＬＮＢ１４２６、１４２７は、アンテナ装置に組み込まれる。ＬＮＢ１４２６、１４２７は、テレビジョン１４０３に結合されたセットトップボックス１４０２に結合される。
【０１００】
セットトップボックス１４０２は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）のペア１４２１、１４２２を含み、これらＡＤＣは、ＬＮＢ１４２６、１４２７に結合されて、ダイプレクサ１４３０から出力された２つの信号をデジタル形式に変換する。
【０１０１】
デジタル形式に変換されると、信号は、復調器１４２３によって復調され且つ復号器１４２４によって復号されて、受信波上に符号化されたデータが得られる。次に、復号されたデータは、コントローラ１４２５に送られ、このコントローラが、このデータをテレビジョン１４０３に送る。
【０１０２】
コントローラ１４５０は、単一の複合物理的開口面上の両方のアンテナ開口面の交互配置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。
【０１０３】
（全二重通信システムの例）
別の実施形態において、複合アンテナ開口面は、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つの受信経路のみが示されているが、通信システムは、１つよりも多い送信経路及び／又は１つよりも多い受信経路を含むことができる。
【０１０４】
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に送信及び受信するように独立して動作可能な２つの空間的に交互配置された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。この結合は、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るものであり、アンテナ１４０１とダイプレクサ１４４５の間の接続は、両方の周波数を搬送できる単一の広帯域給電ネットワークである。
【０１０５】
ダイプレクサ１４４５は、低ノイズブロックダウンコンバータ（ＬＮＢ）１４２７に結合され、このＬＮＢは、当技術分野において周知の方法でノイズフィルタリング機能、ダウンコンバート機能、及び増幅機能を実行する。１つの実施形態において、ＬＮＢ１４２７は、室外ユニット（ＯＤＵ）に存在する。別の実施形態において、ＬＮＢ１４２７は、アンテナ装置に組み込まれる。ＬＮＢ１４２７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、モデムなど）に結合されたモデム１４６０に結合される。
【０１０６】
モデム１４６０は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１４２２を含み、このＡＤＣは、ＬＮＢ１４２７に結合されて、ダイプレクサ１４４５から出力された受信信号をデジタル形式に変換する。デジタル形式に変換されると、信号は、復調器１４２３によって復調されて、復号器１４２４によって復号されて、受信波上の符号化されたデータが得られる。次に、復号されたデータは、コントローラ１４２５に送られ、このコントローラが、このデータをコンピューティングシステム１４４０に送る。
【０１０７】
モデム１４６０は更に、コンピューティングシステム１４４０から送信されたデータを符号化するエンコーダ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、次に、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１４３２によってアナログに変換される。次に、アナログ信号は、ＢＵＣ（アップコンバート及び高域増幅器）１４３３によってフィルタリングされて、ダイプレクサ１４４５の１つのポートに供給される。１つの実施形態において、ＢＵＣ１４３３は、室外ユニット（ＯＤＵ）に存在する。
【０１０８】
当技術分野において周知の方法で動作するダイプレクサ１４４５は、伝送のため送信信号をアンテナ１４０１に供給する。
【０１０９】
コントローラ１４５０は、単一の複合物理的開口面上のアンテナ素子の２つのアレイを含むアンテナ１４０１を制御する。
【０１１０】
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）などを含む幾つかの用途があることに留意されたい。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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のアクション及び処理を指すことが認められる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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2019520738.tif 000042
2019520738.tif 000043