(57)【要約】  アンテナアレイを含むワイヤレス電力送信デバイスによって実行される方法の例が提供される。方法は、アンテナアレイから離れた第１の距離で最大電力レベルを形成する電磁波を放射することを含む。さらに、放射された電磁波の電力レベルは、最大電力レベルに比べて、少なくとも最大電力レベルから離れた既定のラジアル距離で既定の量だけ低下する。いくつかの実施形態では、方法は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置を検出することも含み、それにより、ワイヤレス電力受信デバイスの位置は、最大電力レベルの位置よりもアンテナアレイからさらに遠くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナアレイであって、
間隔を置いて配置され、
共偏波され、及び
第１及び第２の電磁（「ＥＭ」）放射パターンをそれぞれ生成するように構成される第１及び第２のアンテナを含み、
前記第１のＥＭ放射パターンは、第１及び第２の軸に直交する第３の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーの濃度に比べて、直交する前記第１及び第２の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーのより高い濃度を有し、
前記第２のＥＭ放射パターンは、前記第２の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーの濃度に比べて、前記第１及び第３の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーのより高い濃度を有する、アンテナアレイ。
【請求項２】
前記第１のアンテナは、第１のアンテナタイプであり、
前記第２のアンテナは、前記第１のアンテナタイプと異なる第２のアンテナタイプである、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３】
前記第１及び第２のＥＭ放射パターンは、周波数及び波長（λ）を有するＥＭ波によって形成され、
前記第１及び第２のアンテナは、（λ／２）未満である距離だけ間隔を置いて配置され、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間の結合効果は、前記第１及び第２のアンテナが、前記第１及び第２の放射パターンを形成する前記ＥＭ波をそれぞれ放射しているとき、−１０デシベル（ｄＢ）未満である、請求項１又は２に記載のアンテナアレイ。
【請求項４】
前記距離は、１／１０λ未満である、請求項３に記載のアンテナアレイ。
【請求項５】
前記距離は、１／１５λ未満である、請求項４に記載のアンテナアレイ。
【請求項６】
前記距離は、１／３０λ未満である、請求項５に記載のアンテナアレイ。
【請求項７】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間の前記結合効果は、およそ−１０ｄＢ〜−２４ｄＢである、請求項３に記載のアンテナアレイ。
【請求項８】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間の前記結合効果は、およそ−１５ｄＢ〜−２４ｄＢである、請求項７に記載のアンテナアレイ。
【請求項９】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間の前記結合効果は、およそ−２０ｄＢ〜−２４ｄＢである、請求項８に記載のアンテナアレイ。
【請求項１０】
前記第１及び第２のアンテナは、（ｉ）対向する第１及び第２の表面と、（ｉｉ）送信素子とをそれぞれ含み、
前記それぞれの第１の表面は、基部であって、給電素子は、それを通して延在して、前記それぞれの第２の表面上に位置決めされる前記それぞれの送信素子にＥＭ信号を提供する、基部に結合され、
前記それぞれの第２の表面は、互いに実質的に同一平面上にある、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項１１】
前記第１及び第２のアンテナは、第１のアンテナ群を形成し、
前記アンテナアレイは、第２のアンテナ群であって、
第３の放射パターンを形成する１つ又は複数の第３のＥＭ波を放射するように構成された第３のアンテナと、
第４の放射パターンを形成する１つ又は複数の第４のＥＭ波を放射するように構成されている、前記距離だけ前記第３のアンテナから間隔を置いて配置された第４のアンテナと
を含む第２のアンテナ群をさらに含み、
前記第１、第２、第３及び第４のアンテナは、共偏波される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項１２】
前記第１及び第２のアンテナは、第１のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置され、
前記第１のアンテナ群は、前記第１のゼロでない距離よりも大きい第２のゼロでない距離だけ前記第２のアンテナ群から間隔を置いて配置される、請求項１１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１３】
前記第１及び第２のアンテナ群は、第１の軸に沿って同一直線上に位置合わせされ、
前記第１及び第２のアンテナ群は、前記第１の軸に直交する第２の軸に沿って前記第２の距離だけオフセットされる、請求項１２に記載のアンテナアレイ。
【請求項１４】
前記第１及び第３のアンテナは、第１の指向性を有し、
前記第２及び第４のアンテナは、第２の指向性を有する、請求項１３に記載のアンテナアレイ。
【請求項１５】
前記第１及び第２のアンテナの指向性は、それぞれ前記第３及び第４のアンテナの指向性を鏡映する、請求項１３に記載のアンテナアレイ。
【請求項１６】
前記第１及び第２のアンテナの指向性は、それぞれ前記第３及び第４のアンテナの指向性に対して１８０度回転される、請求項１３に記載のアンテナアレイ。
【請求項１７】
前記第１及び第２のアンテナは、第１のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置され、
前記第１のアンテナ群は、前記第１のゼロでない距離よりも小さい第２のゼロでない距離だけ前記第２のアンテナ群から間隔を置いて配置される、請求項１１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１８】
前記第１及び第４のアンテナは、互いに隣接し、且つ前記第２のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置され、
前記第２及び第３のアンテナは、互いに隣接し、且つ前記第２のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置される、請求項１７に記載のアンテナアレイ。
【請求項１９】
前記第１及び第２のＥＭ放射パターンは、前記第１及び第２のアンテナが前記第１及び第２のＥＭ放射パターンをそれぞれ生成するとき、組み合わさって第３のＥＭ放射パターンを形成し、
受信デバイスが前記アンテナアレイから既定の距離内に且つ前記第３のＥＭ放射パターンの経路に位置決めされるとき、前記受信デバイスは、前記第３のＥＭ放射パターンからのエネルギーを使用して、前記受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電することになる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項２０】
前記第１及び第２のＥＭ放射パターンは、両方とも前記第１の軸に沿って偏波される、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項２１】
電子デバイスに電力をワイヤレスで送達するための送信器であって、
間隔を置いて配置され、
共偏波され、及び
第１及び第２の電磁（「ＥＭ」）放射パターンをそれぞれ生成するように構成される第１及び第２のアンテナを含む少なくとも１つのアンテナアレイを含み、
前記第１のＥＭ放射パターンは、第１及び第２の軸に直交する第３の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーの濃度に比べて、直交する前記第１及び第２の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーのより高い濃度を有し、
前記第２のＥＭ放射パターンは、前記第２の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーの濃度に比べて、前記第１及び第３の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーのより高い濃度を有する、送信器。
【請求項２２】
アンテナアレイであって、
第１のアンテナ群と、
第１の距離だけ第１の方向に前記第１のアンテナ群から離隔された第２のアンテナ群と、
第２の距離だけ、前記第１の方向に対向する第２の方向に前記第１のアンテナ群から離隔された第３のアンテナ群と、を含む複数のアンテナ群を含み、
前記複数のうちの各アンテナ群は、前記複数のアンテナ群内のすべての他のアンテナと同一平面上にあり、且つ同一直線上に位置合わせされる２つ以上のアンテナを含み、
前記複数のアンテナ群内の前記それぞれのアンテナは、波長（λ）を有する電磁波を放射するようにそれぞれ構成され、
前記第１及び第２の距離は、０．５λ〜１．５λであり、
前記アンテナアレイの最大断面寸法は、２λ〜３λである、アンテナアレイ。
【請求項２３】
前記複数のアンテナ群の各々のそれぞれの各アンテナは、同じ偏波を有する、請求項２２に記載のアンテナアレイ。
【請求項２４】
前記複数のアンテナ群の各々の前記それぞれのアンテナは、同じタイプのものである、請求項２２又は２３に記載のアンテナアレイ。
【請求項２５】
前記複数のアンテナ群内の前記それぞれのアンテナの各々は、
基部部分と、
前記基部部分の上方に位置決めされた送信素子と、を含み、
前記それぞれのアンテナの前記送信素子は、同一平面上にある、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項２６】
前記複数のアンテナ群内の前記それぞれのアンテナの各々は、前記基部部分から前記送信素子まで延在する給電素子をさらに含み、
前記給電素子は、前記送信素子に前記電磁波を提供するように構成される、請求項２５に記載のアンテナアレイ。
【請求項２７】
平面状の基材をさらに含み、
前記複数のアンテナ群内の前記それぞれのアンテナの各々は、前記平面状の基材に取り付けられる、請求項２５に記載のアンテナアレイ。
【請求項２８】
各アンテナ群内の前記２つ以上のアンテナは、第１及び第２のアンテナを含み、
前記第１のアンテナの設計は、前記第２のアンテナの設計と異なる、請求項２２〜２７のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項２９】
前記第１のアンテナ群は、第１の数のアンテナを含み、
前記第２及び第３のアンテナ群は、第２及び第３の数のアンテナをそれぞれ含み、
前記アンテナの第２及び第３の数は、前記アンテナの第１の数よりも大きい、請求項２２〜２８のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項３０】
前記複数のアンテナ群内の前記それぞれのアンテナは、前記アンテナアレイの底面であって、前記それぞれのアンテナの各々は、その上に位置決めされる、底面に対してすべて水平偏波される、請求項２９に記載のアンテナアレイ。
【請求項３１】
前記複数のアンテナ群は、第４のアンテナ群をさらに含み、
前記第４のアンテナ群は、第３の距離だけ前記第２の方向に前記第３のアンテナ群から離隔される、請求項２２〜３０のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項３２】
前記複数のアンテナ群内の前記それぞれのアンテナは、前記アンテナアレイの底面であって、前記それぞれのアンテナの各々は、その上に位置決めされる、底面に対してすべて垂直偏波される、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３３】
前記第１のアンテナ群は、前記アンテナアレイの中心部領域に位置決めされ、
前記第２及び第３のアンテナ群は、前記アンテナアレイの対向する第１及び第２の縁部の近くにそれぞれ位置決めされる、請求項２２〜３２のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項３４】
前記第１の距離は、前記第１及び第２のアンテナ群の隣接する縁部間の空間によって規定され、及び
前記第２の距離は、前記第１及び第３のアンテナ群の隣接する縁部間の空間によって規定される、請求項２２〜３３のいずれか一項に記載のアンテナアレイ。
【請求項３５】
波長（λ）を有する電磁波を放射するためのアンテナであって、
長さがおよそ０．２５λ未満である最大寸法を有する基材と、
前記基材から延在する第１及び第２のピンと、
第１の距離だけ前記基材からオフセットされ、且つ前記第１及び第２のピンに結合された第１の放射素子であって、第１の蛇行したパターンをなぞる第１の放射素子と、
前記第１の距離よりも大きい第２の距離だけ前記基材からオフセットされ、且つ前記第１の放射素子に結合された第２の放射素子であって、第２の蛇行したパターンをなぞる第２の放射素子と、を含み、
前記第１及び第２の放射素子は、前記基材の境界内に位置決めされる、アンテナ。
【請求項３６】
波長（λ）を有する電磁波を放射するためのアンテナであって、
両方とも長さがおよそ０．２λ未満である、直交する第１及び第２の辺を有する基材と、
前記基材に結合される第１及び第２のピンと、
第１の距離だけ前記基材からオフセットされ、且つ前記第１のピンに結合された第１の放射素子であって、第１の蛇行したパターンをなぞる第１の放射素子と、
第２の距離だけ前記基材からオフセットされ、且つ前記第２のピンに結合された第２の放射素子であって、前記第１の蛇行したパターンを鏡映する第２の蛇行したパターンをなぞる第２の放射素子と、
前記第１及び第２の距離よりも大きい第３の距離だけ前記基材からオフセットされた第３の放射素子であって、第３の蛇行したパターンをなぞる第３の放射素子と、を含み、
（ｉ）前記第１の放射素子は、前記第３の放射素子の第１の端部に結合され、
（ｉｉ）前記第２の放射素子は、前記第３の放射素子の、前記第１の端部と異なる第２の端部に結合され、
（ｉｉｉ）前記第１、第２及び第３の放射素子は、前記基材の周縁内に位置決めされる、アンテナ。
【請求項３７】
前記第１及び第２の放射素子は、同一平面上にあり、
前記第１及び第２の距離は、同じである、請求項３６に記載のアンテナ。
【請求項３８】
前記第３の蛇行したパターンは、前記第１及び第２の蛇行したパターンの組み合わせを実質的に鏡映する、請求項３６又は３７に記載のアンテナ。
【請求項３９】
前記基材は、第１の半分及び第２の半分を含み、
前記第１のピンは、前記基材の前記第１の半分に位置決めされ、
前記第２のピンは、前記基材の前記第２の半分に位置決めされ、
前記第１の放射素子は、前記基材の前記第１の半分に位置決めされ、
前記第２の放射素子は、前記基材の前記第２の半分に位置決めされる、請求項３６〜３８のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項４０】
前記第１、第２及び第３の放射素子は、複数の同一平面上にあるセグメントを含み、前記複数の同一平面上にあるセグメントの各々は、
第１の方向に規定された第１のセグメントと、
前記第１の方向に垂直な第２の方向に規定された第２のセグメントと、
前記第１の方向に規定された第３のセグメントと、を含む、請求項３６〜３９のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項４１】
前記複数の同一平面上にあるセグメントは、複数の連続的なセグメントである、請求項４０に記載のアンテナ。
【請求項４２】
前記第１のピンは、電磁信号ポートに結合され、及び前記第２のピンは、接地ピンである、請求項３６〜４１のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項４３】
前記第３の放射素子は、前記第１及び第２の放射素子とそれぞれ結合された第１及び第２の末端部を含み、及び
前記第１及び第２の末端部は、前記第３の放射素子の本体と形状において異なる、請求項３６〜４２のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項４４】
前記基材は、第１の基材であり、
前記アンテナは、対向する第１及び第２の表面を有する、前記第１の基材からオフセットされた第２の基材をさらに含み、
前記第１及び第２の放射素子は、前記第２の基材の前記第１の表面に取り付けられ、
前記第３の放射素子は、前記第２の基材の前記第２の表面に取り付けられる、請求項３６〜４３のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項４５】
前記第１及び第２の放射素子は、
間隔を置いて配置され、且つ互いに直接結合されない２つの平行なセグメントと、
前記２つの平行なセグメント間の区域に設けられた複数のコネクタであって、前記複数のコネクタの各々は、（ｉ）前記２つの平行なセグメントに垂直であり、及び（ｉｉ）前記２つの平行なセグメントに切り替え可能に結合される、複数のコネクタと、をそれぞれ含む、請求項４４に記載のアンテナ。
【請求項４６】
前記第１及び第２の放射素子は、前記複数のコネクタの第１のコネクタが前記２つの平行なセグメントに切り替え可能に結合されるとき、第１の周波数に同調され、
前記第１及び第２の放射素子は、前記複数のコネクタの、前記第１のコネクタと異なる第２のコネクタが前記２つの平行なセグメントに切り替え可能に結合されるとき、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に同調される、請求項４４に記載のアンテナ。
【請求項４７】
前記第１及び第２の放射素子は、互いに直列に切り替え可能に結合された複数の同調素子をそれぞれ含む、請求項４４に記載のアンテナ。
【請求項４８】
前記第２の基材を通して延在して、前記第１の放射素子を前記第３の放射素子と、且つ前記第２の放射素子を前記第３の放射素子とそれぞれ結合する第１及び第２のビアをさらに含む、請求項４４に記載のアンテナ。
【請求項４９】
前記第１、第２及び第３の放射素子は、打ち抜きされた金属から作られる、請求項３６〜４４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５０】
（ｉ）前記第１の放射素子及び前記第３の放射素子と、（ｉｉ）前記第２の放射素子及び前記第３の放射素子との間に周期的に設けられた誘電性支持材をさらに含む、請求項３６〜４４又は４９のいずれかの一項に記載のアンテナ。
【請求項５１】
前記第１及び第２の放射素子と前記基材との間に周期的に設けられた追加の誘電性支持材をさらに含む、請求項３６〜４４又は４９若しくは５０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５２】
波長（λ）を有する電磁波を放射するためのアンテナであって、
対向する第１及び第２の表面を含む基材であって、前記第１の表面は、長さがおよそ０．２λ未満である少なくとも１つの縁部を含む、基材と、
前記基材の前記第１の表面に結合され、且つゼロでない距離だけ前記少なくとも１つの縁部から離隔された放射素子であって、別個の第１及び第２の切欠きを規定する放射素子と、
前記基材を通して規定され、前記放射素子を送信回路に結合する給電素子と、
前記放射素子に切り替え可能に接続された１つ又は複数の同調素子であって、前記放射素子の動作周波数を調節するように構成される１つ又は複数の同調素子と、を含むアンテナ。
【請求項５３】
前記第１の切欠きは、第１の形状を有し、
前記第２の切欠きは、前記第１の形状とは別個の第２の形状を有する、請求項５２に記載のアンテナ。
【請求項５４】
前記放射素子の縁部の長さは、前記少なくとも１つの縁部の前記長さよりも短い、請求項５２又は５３に記載のアンテナ。
【請求項５５】
前記第１の切欠きは、円形の切欠きであり、
前記１つ又は複数の同調素子は、前記円形の切欠き内に位置決めされた複数の同心円を含む、請求項５２〜５４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５６】
前記放射素子の前記動作周波数を調節することは、前記複数の同心円の第１の同心円を前記放射素子に接続することを含み、
前記第１の同心円を接続することは、前記放射素子の前記動作周波数を、第１の周波数から、前記第１の周波数よりも大きい第２の周波数に変更する、請求項５５に記載のアンテナ。
【請求項５７】
前記放射素子の前記動作周波数を調節することは、前記複数の同心円の２つ以上の同心円であって、前記第１の同心円を含む２つ以上の同心円を前記放射素子に接続することをさらに含み、
前記２つ以上の同心円を接続することは、前記放射素子の前記動作周波数を、前記第２の周波数から、前記第２の周波数よりも大きい第３の周波数に変更する、請求項５６に記載のアンテナ。
【請求項５８】
前記円形の切欠きは、第１の半径を有し、
前記複数の同心円は、
前記第１の半径よりも小さい第２の半径を有する、前記放射素子に切り替え可能に接続された第１の同心円と、
前記第２の半径よりも小さい第３の半径を有する、前記第１の同心円に切り替え可能に接続された第２の同心円と、を含む、請求項５５に記載のアンテナ。
【請求項５９】
前記複数の同心円は、４つの同心円を含む、請求項５５に記載のアンテナ。
【請求項６０】
前記１つ又は複数の同調素子は、前記基材の前記第１の表面上に複数の矩形のセグメントを含み、
前記複数の矩形のセグメントの少なくとも１つは、前記基材の前記第１の表面の前記少なくとも１つの縁部に沿って位置決めされる、請求項５２〜５４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項６１】
前記放射素子の前記動作周波数を調節することは、前記複数の矩形のセグメントの第１の矩形のセグメントを接続することを含み、
前記第１の矩形のセグメントを接続することは、前記放射素子の前記動作周波数を、第１の周波数から、前記第１の周波数よりも小さい第２の周波数に変更する、請求項６０に記載のアンテナ。
【請求項６２】
前記放射素子の前記動作周波数を調節することは、前記複数の矩形のセグメントの２つ以上の矩形のセグメントであって、前記第１の矩形のセグメントを含む２つ以上の矩形のセグメントを前記放射素子に接続することをさらに含み、
前記２つ以上の矩形のセグメントを接続することは、前記放射素子の前記動作周波数を、前記第２の周波数から、前記第２の周波数よりも小さい第３の周波数に変更する、請求項６１に記載のアンテナ。
【請求項６３】
前記１つ又は複数の同調素子は、
前記第１の切欠き内に位置決めされた複数の同心円と、
前記基材の前記第１の表面上の複数の矩形のセグメントと、を含み、
前記放射素子の前記動作周波数を調節することは、
前記複数の同心円の少なくとも１つを前記放射素子に接続することと、
前記複数の矩形のセグメントの少なくとも１つを前記放射素子に接続することと、を含む、請求項５２〜５４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項６４】
前記接続することは、前記放射素子の前記動作周波数を、第１の周波数から、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に変更する、請求項６３に記載のアンテナ。
【請求項６５】
前記１つ又は複数の同調素子は、前記アンテナの動作を管理するコントローラからの信号に基づいて、前記放射素子の前記動作周波数を調節するように構成される、請求項５２〜６４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項６６】
前記基材は、複数の層をさらに含み、
前記複数の層の各層は、前記第１の表面の前記少なくとも１つの縁部と位置合わせされる少なくとも１つの縁部を有し、
前記複数の層は、前記基材の前記第１の表面と前記第２の表面との間に積層される、請求項５２〜６５のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項６７】
前記第１の表面を前記複数の層と結合するための、前記基材を通して規定された１つ又は複数の短絡ビアをさらに含む、請求項６６に記載のアンテナ。
【請求項６８】
前記放射素子は、前記基材の前記第１の表面上にプリントされ、
前記基材の前記第２の表面は、接地平面として動作する、請求項５２〜６７のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項６９】
電子デバイスに電力をワイヤレスで送達する方法であって、
アンテナアレイであって、少なくとも２つのアンテナの第１のアンテナ群と、前記第１のアンテナ群とは別個の少なくとも２つのアンテナの第２のアンテナ群とを含むアンテナアレイを含むワイヤレス電力送信デバイスであって、コントローラと通信するワイヤレス電力送信デバイスにおいて、
ワイヤレス電力受信デバイスの位置に基づいて、前記コントローラにより、
（ｉ）前記第１のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナによる電磁波の送信に使用される第１の伝送特性の第１の値と、
（ｉｉ）前記第２のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナによる電磁波の送信に使用される、前記第１の値とは別個の前記第１の伝送特性の第２の値と、を選択することと、
前記第１のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナにより、前記第１の伝送特性の前記第１の値で第１の電磁波を前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置に送信することと、
前記第２のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナにより、前記第１の伝送特性の前記第２の値で第２の電磁波を、前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置よりも前記ワイヤレス電力送信デバイスからさらに遠くにある焦点に送信することと、を含み、
前記ワイヤレス電力受信デバイスは、少なくとも前記第１の電磁波からのエネルギーを使用して、前記ワイヤレス電力受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電する、方法。
【請求項７０】
前記第１のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナ及び前記第２のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナは、同じタイプのアンテナである、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナ素子の第３のアンテナ群をさらに含み、
前記方法は、前記第３のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナにより、前記第１の伝送特性の前記第２の値で第３の電磁波を、前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置よりも前記ワイヤレス電力送信デバイスからさらに遠くにある前記焦点に送信することをさらに含む、請求項６９又は７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記第１のアンテナ群は、前記アンテナアレイ内の前記第２のアンテナ群と前記第３のアンテナ群との間に位置決めされ、
前記第１のアンテナ群は、少なくともゼロでない間隔距離だけ前記第２及び第３のアンテナ群から離隔される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記第２の値は、前記第１の値よりも大きい、請求項７１又は７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記第１の伝送特性は、振幅である、請求項７１〜７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
前記選択することは、（ｉ）前記第１のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナの各アンテナ、（ｉｉ）前記第２のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナの各アンテナ、及び（ｉｉｉ）前記第３のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナの各アンテナのそれぞれの位相設定を選択することも含み、
前記第１、第２及び第３の電磁波は、前記それぞれの位相設定を使用して送信される、請求項７１〜７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
前記第２のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナのそれぞれの位相設定及び前記第３のアンテナ群の前記少なくとも２つのアンテナのそれぞれの位相設定は、同じである、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記第２及び第３のアンテナ群は、同じ数のアンテナを含み、及び前記第１のアンテナ群は、前記同じ数よりも少ないアンテナを含む、請求項７１〜７６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７８】
前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置は、前記アンテナアレイから離れて延在する軸に沿って位置決めされ、
前記焦点は、前記軸に沿って前記アンテナアレイからさらに遠くにある、請求項６９〜７７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７９】
前記第１のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナ及び前記第２のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナは、同一平面上にある、請求項６９〜７８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８０】
前記第１及び第２の値は、事前に決定される、請求項６９〜７９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８１】
前記第１及び第２の値は、ルックアップテーブルに格納され、
前記第１及び第２の値を選択することは、前記コントローラにより、前記ルックアップテーブルから前記第１及び第２の値を取得することを含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記第１及び第２の電磁波の送信は、
前記アンテナアレイからの第１の距離における電磁エネルギーの局所極小と、
前記アンテナアレイからの、前記第１の距離よりも大きい第２の距離における電磁エネルギーの局所極大と、を生成し、
前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置は、前記アンテナアレイからの、前記第２の距離よりも大きい第３の距離にある、請求項６９〜８１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８３】
前記第１及び第２の電磁波は、波長（λ）を有し、
前記第２の距離と前記第３の距離との間の差異は、１λ以下である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記電磁エネルギーの局所極大は、第１の電力レベルを有し、
前記第１及び第２の電磁波の送信は、前記局所極大から１λの距離において第２の電力レベルを有する電磁エネルギーの球体を生成し、
前記第２の電力レベルは、所定の量だけ前記第１の電力レベルよりも低い、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記第１のアンテナ群内の前記少なくとも２つのアンテナは、前記アンテナアレイの中心部領域に位置決めされ、
前記第２及び第３のアンテナ群の各々の少なくとも２つのアンテナは、前記アンテナアレイの対向する縁部領域にそれぞれ位置決めされる、請求項７１に記載の方法。
【請求項８６】
前記選択することは、前記ワイヤレス電力受信デバイスが前記ワイヤレス電力送信デバイスのワイヤレス電力送信範囲内にあると判定すると行われる、請求項６９〜８５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８７】
前記ワイヤレス電力送信デバイスにおいて、
前記アンテナアレイのアンテナを介して、前記ワイヤレス電力受信デバイスから信号を受信することと、
前記信号の位相を検出することと、
前記コントローラにより、前記信号の前記位相に基づいて、前記アンテナアレイに対する前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置を判定することと、をさらに含む、請求項６９〜８６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８８】
アンテナアレイを含むワイヤレス電力送信デバイスにおいて、
前記アンテナアレイから離れた第１の距離で最大電力レベルを形成する電磁波を放射することを含む方法であって、前記放射された電磁波の電力レベルは、前記最大電力レベルに比べて、少なくとも前記最大電力レベルから離れた既定のラジアル距離で既定の量だけ低下する、方法。
【請求項８９】
ワイヤレス電力受信デバイスは、前記アンテナアレイから離れた、前記第１の距離よりも大きい第２の距離にあり、
前記ワイヤレス電力受信デバイスは、前記最大電力レベルから離れた前記既定のラジアル距離内にある、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記ワイヤレス電力受信デバイスは、前記放射された電磁波からのエネルギーを使用して、前記ワイヤレス電力受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電する、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記放射された電磁波の前記電力レベルの、前記最大電力レベルからの前記低下は、単調な低下である、請求項８９に記載の方法。
【請求項９２】
前記放射された電磁波は、周波数及び波長（λ）を有し、
前記既定のラジアル距離は、およそ０．５λ〜２λの範囲である、請求項８８〜９０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９３】
前記既定のラジアル距離は、およそ１λである、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記電磁波を放射する前に、
ワイヤレス電力受信デバイスの位置を検出することをさらに含み、
前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置は、前記最大電力レベルの位置よりも前記アンテナアレイからさらに遠くにある、請求項８８〜９３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９５】
前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置を検出した後且つ前記電磁波を放射する前に、
前記アンテナアレイに対する前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置に基づいて、前記電磁波の設定を決定することをさらに含む、請求項９４に記載の方法
【請求項９６】
前記電磁波は、前記決定された設定を使用して放射される、請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記アンテナアレイは、アンテナの第１及び第２の群を含み、
前記電磁波を放射することは、
前記決定された設定からの第１の設定を使用して、前記アンテナの第１の群内のアンテナ素子から第１の複数の電磁波を放射することであって、前記アンテナの第１の群内の前記アンテナ素子の第１の送信焦点は、前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置である、放射することと、
前記決定された設定からの、前記第１の設定と異なる第２の設定を使用して、前記アンテナの第２の群内のアンテナ素子から第２の複数の電磁波を放射することと、を含み、
前記アンテナの第２の群内の前記アンテナ素子は、前記ワイヤレス電力受信デバイスの前記位置よりも前記アンテナアレイからさらに遠くにある別の位置である第２の送信焦点を有する、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記既定の量は、１〜７ｄＢの範囲である量である、請求項８８〜９７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９９】
前記既定の量は、２〜５ｄＢの範囲である量である、請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】
前記既定の量は、およそ３ｄＢである、請求項９９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は、概して、アンテナ構造、アンテナアレイ構成（例えば、垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナ群を有するアレイ）及び受信デバイスにおいて、ワイヤレスで送達された電力を集中させる電力波送信法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  スマートフォン、タブレット、ノートブック及び他の電子デバイスなどのポータブル電子デバイスは、他者との通信及び対話に不可欠なものになっている。しかしながら、ポータブル電子デバイスを頻繁に使用すると、大量の電力を使用し、これは、これらのデバイスに取り付けられたバッテリを急速に使い果たす。誘導性充電パッド及びポータブルデバイス内の対応する誘導性コイルは、ユーザが、誘導性パッド上の特定の位置にデバイスを配置して、誘導性パッド及びデバイスのそれぞれのコイル間の磁気結合により、デバイスの接触ベースの充電を可能にすることにより、デバイスをワイヤレスで充電することを可能にする。
【０００３】
[0003]  しかしながら、従来の誘導性充電パッドには、多くの欠点がある。その１つとして、充電パッドの表面に隙間（「デッドゾーン」又は「コールドゾーン」）が存在することにより、ユーザは、通常、自らのデバイスを充電パッド上の特定の位置に特定の方向で配置しなければならない。換言すれば、最適な充電のために、充電パッド内のコイルは、必要な結合が発生するようにデバイス内のコイルと位置合わせされる必要がある。これは、デバイスを正しく充電することができない場合又はデバイスを充電していると思い込んでいたが、誘導性充電パッド上にデバイスを正しい位置に置かなかったため、全く充電されていなかったことが後にわかる場合があるため、多くのユーザにとって苛立たしい経験をもたらす。
【０００４】
[0004]  電磁放射（例えば、マイクロ波放射電力波）を使用する充電は、有望であるが、ＲＦのためのアンテナアレイで使用されるアンテナ素子は、通常、特に隣接する素子間の間隔を最小化する（例えば、半波長よりも小さい）場合、近隣のアンテナ素子間の相互結合が原因で遠距離充電が非効率的である。さらに、世界中の政府からの進化する政府規則（それは、世界中の様々な管轄区域で製品を合法的に販売し、放射線が安全な方法で送信されることを保証するために遵守されなければならない）では、通常、電磁放射を使用するワイヤレス電力送信が受信素子の周囲に電力を集中させ、他の場所での放射を抑制することが必要である。これらの規則は、明確に定義されておらず、絶えず進化しており、従来の送信法の物理的制約（例えば、焦点外れ効果）のため、これらの規則を遵守する電力送信デバイスを設計することは、非常に困難な課題である。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]  それに応じて、高密度のアンテナアレイ内の近隣の（例えば、隣接する）アンテナ素子間の相互結合を実質的に低減するワイヤレス送信の解決策が必要である。解決策の１つは、本明細書で開示されているように、近隣のアンテナ素子が共偏波であり、また近隣のアンテナ素子が、互いに対して垂直に指向された第１及び第２の電磁放射パターンを生成することである。このような構成では、近隣のアンテナ素子間の相互結合が実質的に低減されることで、相互結合により引き起こされる効果は、無視できるほどであることがわかっている。これに鑑みて、この原理を実装するアンテナアレイは、アンテナアレイを構成するアンテナ素子が、（特に非常に小さいアンテナ素子の場合、アンテナ性能（例えば、放射効率）にさらに悪影響を及ぼすことになる）相互結合の影響を受けにくいため、小型化することができ、したがって密に詰め込むことができる。解決策を実現するためのアンテナアレイ設計例を以下で説明する。
【０００６】
[0006]  （Ａ１）いくつかの実施形態では、アンテナアレイ（例えば、アンテナアレイ１１０−１、図１）は、（ｉ）間隔を置いて配置され、（ｉｉ）共偏波され、及び（ｉｉｉ）第１及び第２の電磁（「ＥＭ」）放射パターンをそれぞれ生成するように構成される第１及び第２のアンテナを含む。第１のＥＭ放射パターンは、第１及び第２の軸に直交する第３の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーの濃度に比べて、直交する第１及び第２の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーのより濃度を有し、及び第２のＥＭ放射パターンは、第２の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーの濃度に比べて、第１及び第３の軸に沿って生成されるＥＭエネルギーのより濃度を有する。第１及び第２のアンテナは、少なくともいくつかの実施形態では、以下のセクションＣで論述するアンテナ構造である。さらに、第１及び第２のアンテナの配列の非限定的な例が図５、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ及び図９Ａ−１〜図９Ａ−３に図示されている。
【０００７】
[0007]  （Ａ２）Ａ１のアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１のアンテナは、第１のアンテナタイプであり、及び第２のアンテナは、第１のアンテナタイプと異なる第２のアンテナタイプである。
【０００８】
[0008]  （Ａ３）Ａ１〜Ａ２のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のＥＭ放射パターンは、周波数及び波長（λ）を有するＥＭ波によって形成される。さらに、第１及び第２のアンテナは、（λ／２）未満である距離だけ間隔を置いて配置され、及び第１のアンテナと第２のアンテナとの間の結合効果は、第１及び第２のアンテナが、第１及び第２の放射パターンを形成するＥＭ波をそれぞれ放射しているとき、−１０デシベル（ｄＢ）未満である。
【０００９】
[0009]  （Ａ４）Ａ１〜Ａ３のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、距離は、１／１０λ未満である。
【００１０】
[0010]  （Ａ５）Ａ１〜Ａ４のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、距離は、１／１５λ未満である。
【００１１】
[0011]  （Ａ６）Ａ１〜Ａ５のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、距離は、１／３０λ未満である。
【００１２】
[0012]  （Ａ７）Ａ１〜Ａ６のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１のアンテナと第２のアンテナとの間の結合効果は、およそ−１０ｄＢ〜−２４ｄＢである。
【００１３】
[0013]  （Ａ８）Ａ１〜Ａ７のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１のアンテナと第２のアンテナとの間の結合効果は、およそ−１５ｄＢ〜−２４ｄＢである。
【００１４】
[0014]  （Ａ９）Ａ１〜Ａ８のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１のアンテナと第２のアンテナとの間の結合効果は、およそ−２０ｄＢ〜−２４ｄＢである。
【００１５】
[0015]  （Ａ１０）Ａ１〜Ａ９のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナは、（ｉ）対向する第１及び第２の表面と、（ｉｉ）送信素子とをそれぞれ含む。さらに、それぞれの第１の表面は、基部であって、給電素子は、それを通して延在して、それぞれの第２の表面上に位置決めされるそれぞれの送信素子にＥＭ信号を提供する、基部に結合される。いくつかの実施形態では、それぞれの第２の表面は、互いに実質的に同一平面上にある。
【００１６】
[0016]  （Ａ１１）Ａ１〜Ａ１０のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナは、第１のアンテナ群を形成し、アンテナアレイは、第２のアンテナ群であって、（ｉ）第３の放射パターンを形成する１つ又は複数の第３のＥＭ波を放射するように構成された第３のアンテナと、（ｉｉ）第４の放射パターンを形成する１つ又は複数の第４のＥＭ波を放射するように構成されている、その距離だけ第３のアンテナから間隔を置いて配置された第４のアンテナとを含む第２のアンテナ群をさらに含む。第１、第２、第３及び第４のアンテナは、共偏波される。
【００１７】
[0017]  （Ａ１２）Ａ１１のアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナは、第１のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置され、及び第１のアンテナ群は、第１のゼロでない距離よりも大きい第２のゼロでない距離だけ第２のアンテナ群から間隔を置いて配置される。
【００１８】
[0018]  （Ａ１３）Ａ１１〜Ａ１２のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナ群は、第１の軸に沿って同一直線上に位置合わせされ、及び第１及び第２のアンテナ群は、第１の軸に直交する第２の軸に沿って第２の距離だけオフセットされる。
【００１９】
[0019]  （Ａ１４）Ａ１１〜Ａ１３のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第３のアンテナは、第１の指向性を有し、及び第２及び第４のアンテナは、第２の指向性を有する。
【００２０】
[0020]  （Ａ１５）Ａ１１〜Ａ１３のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナの指向性は、それぞれ第３及び第４のアンテナの指向性を鏡映する。
【００２１】
[0021]  （Ａ１６）Ａ１１〜Ａ１３のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナの指向性は、それぞれ第３及び第４のアンテナの指向性に対して１８０度回転される。
【００２２】
[0022]  （Ａ１７）Ａ１１のアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のアンテナは、第１のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置され、及び第１のアンテナ群は、第１のゼロでない距離よりも小さい第２のゼロでない距離だけ第２のアンテナ群から間隔を置いて配置される。
【００２３】
[0023]  （Ａ１８）Ａ１７のアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第４のアンテナは、互いに隣接し、且つ第２のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置され、及び第２及び第３のアンテナは、互いに隣接し、且つ第２のゼロでない距離だけ間隔を置いて配置される。
【００２４】
[0024]  （Ａ１９）Ａ１〜Ａ１８のいずれかのアンテナアレイのいくつかの実施形態では、第１及び第２のＥＭ放射パターンは、第１及び第２のアンテナが第１及び第２のＥＭ放射パターンをそれぞれ生成するとき、組み合わさって第３のＥＭ放射パターンを形成する。さらに、受信デバイスがアンテナアレイから既定の距離内に且つ第３のＥＭ放射パターンの経路に位置決めされるとき、受信デバイスは、第３のＥＭ放射パターンからのエネルギーを使用して、受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電する。
【００２５】
[0025]  下記は、Ａ１〜Ａ１９のいずれかのアンテナアレイで使用することが可能ないくつかのアンテナ例である。
【００２６】
[0026]  （Ｂ１）いくつかの実施形態では、波長（λ）を有する電磁波を放射するためのアンテナ（例えば、アンテナ１０００、アンテナ１１００、アンテナ１５００又はアンテナ１６００）は、（ｉ）長さがおよそ０．２５λ未満である最大寸法（例えば、断面寸法）を有する基材と、（ｉｉ）基材から延在する第１及び第２のピンと、（ｉｉｉ）第１の距離だけ基材からオフセットされ、且つ第１及び第２のピンに結合された第１の放射素子であって、第１の蛇行したパターンをなぞる第１の放射素子と、（ｉｖ）第１の距離よりも大きい第２の距離だけ基材からオフセットされ、且つ第１の放射素子に結合された第２の放射素子であって、第２の蛇行したパターンをなぞる第２の放射素子とを含む。いくつかの実施形態では、第１及び第２の放射素子は、基材の境界内に位置決めされる。さらに、いくつかの実施形態では、第１の放射素子は、第１及び第２の素子（例えば、アーム部、ブランチ部）を含み、それらは、対称な場合もあれば（例えば、図１０Ａの第１の放射素子１００４及び第２の放射素子１００６、図１５Ｄの下側素子１５１８−１及び１５１８−２）、非対称な場合もある。いくつかの実施形態では、基材は、アンテナによって放射された電磁波のいくつかに位相シフトを適用するように適合された１つ又は複数のトレース（例えば、図１５Ｂの位相シフトライン１５０８）を含む。
【００２７】
[0027]  （Ｃ１）いくつかの実施形態では、波長（λ）を有する電磁波を放射するためのアンテナ（例えば、アンテナ１０００、アンテナ１１００、アンテナ１５００又はアンテナ１６００）は、（ｉ）長さがおよそ０．２５λ未満である最大寸法（例えば、断面寸法）を有する基材と、（ｉｉ）基材に結合される第１及び第２のピンと、（ｉｉｉ）第１の距離だけ基材からオフセットされ、且つ第１のピンに結合された第１の放射素子であって、第１の蛇行したパターンをなぞる第１の放射素子と、（ｉｖ）第２の距離だけ基材からオフセットされ、且つ第２のピンに結合された第２の放射素子であって、第１の蛇行したパターンを鏡映する第２の蛇行したパターンをなぞる第２の放射素子と、（ｖ）第１及び第２の距離よりも大きい第３の距離だけ基材からオフセットされた第３の放射素子であって、第３の蛇行したパターンをなぞる第３の放射素子とを含む。
【００２８】
[0028]  さらに、いくつかの実施形態では、（ｉ）第１の放射素子は、第３の放射素子の第１の端部に結合され、（ｉｉ）第２の放射素子は、第３の放射素子の、第１の端部と異なる第２の端部に結合され、及び（ｉｉｉ）第１、第２及び第３の放射素子は、基材の境界内に位置決めされる。
【００２９】
[0029]  （Ｃ２）Ｃ１のアンテナのいくつかの実施形態では、第１及び第２の放射素子は、同一平面上にあり、及び第１及び第２の距離は、同じである。
【００３０】
[0030]  （Ｃ３）Ｃ１〜Ｃ２のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第３の蛇行したパターンは、第１及び第２の蛇行したパターンの組み合わせを実質的に鏡映する。いくつかの実施形態では、第３の蛇行したパターンの全長は、およそ１λである。代わりに、いくつかの実施形態では、第３の蛇行したパターンの全長は、１λよりも大きい（又は小さい）。
【００３１】
[0031]  （Ｃ４）Ｃ１〜Ｃ３のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、基材は、第１の半分及び第２の半分を含み、第１のピンは、基材の第１の半分に位置決めされ、及び第２のピンは、基材の第２の半分に位置決めされる。さらに、第１の放射素子は、基材の第１の半分に位置決めされ、及び第２の放射素子は、基材の第２の半分に位置決めされる。
【００３２】
[0032]  （Ｃ５）Ｃ１〜Ｃ４のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第１、第２及び第３の放射素子は、複数の同一平面上にあるセグメントを含み、この複数の同一平面上にあるセグメントの各々は、第１の方向に規定された第１のセグメントと、第１の方向に垂直な第２の方向に規定された第２のセグメントと、第１の方向に規定された第３のセグメントとを含む。
【００３３】
[0033]  （Ｃ６）Ｃ５のアンテナのいくつかの実施形態では、複数の同一平面上にあるセグメントは、複数の連続的なセグメントである。
【００３４】
[0034]  （Ｃ７）Ｃ５のアンテナのいくつかの実施形態では、複数の同一平面上にあるセグメントは、複数の境界を接するセグメントである。
【００３５】
[0035]  （Ｃ８）Ｃ１〜Ｃ７のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第１のピンは、ＥＭ（例えば、無線周波数）信号ポートに結合され、及び第２のピンは、接地ピンである。例えば、第１のピンは、ＥＭポートを介して１つ又は複数の電力増幅器及び／又は給電回路に結合され得る。
【００３６】
[0036]  （Ｃ９）Ｃ１〜Ｃ８のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第３の放射素子は、第１及び第２の放射素子とそれぞれ結合された第１及び第２の末端部（例えば、図１０Ａのタブ１０１０−Ａ、１０１０−Ｂ、図１５Ｄの折り返し１５１７）を含み、及び第１及び第２の末端部は、第３の放射素子の本体と形状において異なる。代わりに、いくつかの実施形態では、末端部は、アンテナの別個のピースである。代わりに、いくつかの実施形態では、末端部は、第１及び／又は第２の放射素子の一部である。
【００３７】
[0037]  （Ｃ１０）Ｃ１〜Ｃ９のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、基材は、第１の基材であり、アンテナは、対向する第１及び第２の表面を有する、第１の基材からオフセットされた第２の基材をさらに含む。さらに、第１及び第２の放射素子は、第２の基材の第１の表面に取り付けられ、及び第３の放射素子は、第２の基材の第２の表面に取り付けられる。
【００３８】
[0038]  （Ｃ１１）Ｃ１０のアンテナのいくつかの実施形態では、第１及び第２の放射素子は、（ｉ）間隔を置いて配置され、且つ互いに直接結合されない２つの平行なセグメントと、（ｉｉ）２つの平行なセグメント間の区域に設けられた複数のコネクタ（例えば、図１１Ａの同調素子１１２０及び１１２２）であって、複数のコネクタのそれぞれは、（ｉ）２つの平行なセグメントに垂直であり、及び（ｉｉ）２つの平行なセグメントに切り替え可能に結合される、複数のコネクタとをそれぞれ含む。代わりに又は加えて、いくつかの実施形態では、第３の放射素子は、（ｉ）間隔を置いて配置され、且つ互いに直接結合されない２つの平行なセグメントと、（ｉｉ）２つの平行なセグメント間の区域に設けられた複数のコネクタ（例えば、図１１Ａの同調素子１１２０及び１１２２）であって、複数のコネクタのそれぞれは、（ｉ）２つの平行なセグメントに垂直であり、及び（ｉｉ）２つの平行なセグメントに切り替え可能に結合される、複数のコネクタとを含む。
【００３９】
[0039]  （Ｃ１２）Ｃ１１のアンテナのいくつかの実施形態では、第１及び第２の放射素子は、複数のコネクタの第１のコネクタが２つの平行なセグメントに切り替え可能に結合されるとき、第１の周波数に同調され、及び第１及び第２の放射素子は、複数のコネクタの、第１のコネクタと異なる第２のコネクタが２つの平行なセグメントに切り替え可能に結合されるとき、第１の周波数と異なる第２の周波数に同調される。さらに、第３の放射素子が複数のコネクタを含む実施形態では、第３の放射素子は、様々な周波数にも同調され得る。
【００４０】
[0040]  （Ｃ１３）Ｃ１０〜Ｃ１２のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第１及び第２の放射素子（及び／又は第３の放射素子）は、互いに直列に切り替え可能に結合された複数の同調素子（例えば、図１１Ａの同調素子１１２４及び１１２６）をそれぞれ含む。
【００４１】
[0041]  （Ｃ１４）Ｃ１０〜Ｃ１３のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第２の基材を通して延在して、第１の放射素子を第３の放射素子と、且つ第２の放射素子を第３の放射素子とそれぞれ結合する第１及び第２のビアをさらに含む。
【００４２】
[0042]  （Ｃ１５）Ｃ１〜Ｃ９のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第１、第２及び第３の放射素子は、打ち抜きされた金属から作られる。
【００４３】
[0043]  （Ｃ１６）Ｃ１〜Ｃ９及びＣ１５のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、（ｉ）第１の放射素子及び第３の放射素子と、（ｉｉ）第２の放射素子及び第３の放射素子との間に周期的に設けられた誘電性支持材をさらに含む。
【００４４】
[0044]  （Ｃ１７）Ｃ１〜Ｃ９及びＣ１５〜Ｃ１６のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第１及び第２の放射素子と基材との間に周期的に設けられた追加の誘電性支持材をさらに含む。
【００４５】
[0045]  （Ｄ１）いくつかの実施形態では、波長（λ）を有する電磁波を放射するためのアンテナ（例えば、アンテナ１２００及びアンテナ１４００）は、（ｉ）対向する第１及び第２の表面を含む基材であって、第１の表面は、長さがおよそ０．２λ未満である少なくとも１つの縁部を含む、基材と、（ｉｉ）基材の第１の表面に結合され、且つゼロでない距離だけ少なくとも１つの縁部から離隔された放射素子であって、別個の第１及び第２の切欠きを規定する放射素子と、（ｉｉｉ）基材を通して規定され、放射素子を送信回路に結合する給電素子とを含む。いくつかの実施形態では、アンテナは、放射素子に切り替え可能に（又は切り替え不可能に）接続された１つ又は複数の同調素子であって、放射素子の動作周波数を調節するように構成される１つ又は複数の同調素子をさらに含む。
【００４６】
[0046]  （Ｄ２）Ｄ１のアンテナのいくつかの実施形態では、第１の切欠きは、第１の形状を有し、及び第２の切欠きは、第１の形状とは別個の第２の形状を有する。
【００４７】
[0047]  （Ｄ３）Ｄ１〜Ｄ２のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、放射素子の縁部の長さは、少なくとも１つの縁部の長さよりも短い。
【００４８】
[0048]  （Ｄ４）Ｄ１〜Ｄ３のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、第１の切欠きは、円形の切欠きであり、及び１つ又は複数の同調素子は、円形の切欠き内に位置決めされた複数の同心円を含む。
【００４９】
[0049]  （Ｄ５）Ｄ４のアンテナのいくつかの実施形態では、放射素子の動作周波数を調節することは、複数の同心円の第１の同心円を放射素子に接続することを含み、及び第１の同心円を接続することは、放射素子の動作周波数を、第１の周波数から、第１の周波数よりも大きい第２の周波数に変更する。いくつかの実施形態では、第１の同心円を放射素子に接続する点の数を変更することは、周波数の値を変更する（すなわち第１の周波数と第２の周波数との間の差異を変更する）。
【００５０】
[0050]  （Ｄ６）Ｄ５のアンテナのいくつかの実施形態では、放射素子の動作周波数を調節することは、複数の同心円の２つ以上の同心円であって、第１の同心円を含む２つ以上の同心円を放射素子に接続することをさらに含み、及び２つ以上の同心円を接続することは、放射素子の動作周波数を、第２の周波数から、第２の周波数よりも大きい第３の周波数に変更する。
【００５１】
[0051]  （Ｄ７）Ｄ４のアンテナのいくつかの実施形態では、円形の切欠きは、第１の半径を有し、及び複数の同心円は、（ｉ）第１の半径よりも小さい第２の半径を有する、放射素子に切り替え可能に接続された第１の同心円と、第２の半径よりも小さい第３の半径を有する、第１の同心円に切り替え可能に接続された第２の同心円とを含む。
【００５２】
[0052]  （Ｄ８）Ｄ４のアンテナのいくつかの実施形態では、複数の同心円は、４つの同心円を含む。
【００５３】
[0053]  （Ｄ９）Ｄ１〜Ｄ３のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子は、基材の第１の表面上に複数の矩形のセグメントを含み、及び複数の矩形のセグメントの少なくとも１つは、基材の第１の表面の少なくとも１つの縁部に沿って位置決めされる。
【００５４】
[0054]  （Ｄ１０）Ｄ９のアンテナのいくつかの実施形態では、放射素子の動作周波数を調節することは、複数の矩形のセグメントの第１の矩形のセグメントを放射素子に接続することを含み、及び第１の矩形のセグメントを接続することは、放射素子の動作周波数を、第１の周波数から、第１の周波数よりも小さい第２の周波数に変更する。第１の矩形のセグメントは、放射素子に切り替え可能に接続され得るか又は切り替え不可能に接続され得る。
【００５５】
[0055]  （Ｄ１１）Ｄ１０のアンテナのいくつかの実施形態では、放射素子の動作周波数を調節することは、複数の矩形のセグメントの２つ以上の矩形のセグメントであって、第１の矩形のセグメントを含む２つ以上の矩形のセグメントを放射素子に接続することをさらに含み、及び２つ以上の矩形のセグメントを接続することは、放射素子の動作周波数を、第２の周波数から、第２の周波数よりも小さい第３の周波数に変更する。
【００５６】
[0056]  （Ｄ１２）Ｄ１〜Ｄ３のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子は、（ｉ）第１の切欠き内に位置決めされた複数の同心円と、（ｉｉ）基材の第１の表面上の複数の矩形のセグメントとを含む。さらに、放射素子の動作周波数を調節することは、（ｉ）複数の同心円の少なくとも１つを放射素子に接続することと、（ｉｉ）複数の矩形のセグメントの少なくとも１つを放射素子に接続することとを含む。
【００５７】
[0057]  （Ｄ１３）Ｄ１２のアンテナのいくつかの実施形態では、前記接続することは、放射素子の動作周波数を、第１の周波数から、第１の周波数と異なる第２の周波数に変更する。
【００５８】
[0058]  （Ｄ１４）Ｄ１〜Ｄ１３のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子は、アンテナの動作を管理するコントローラからの信号に基づいて、放射素子の動作周波数を調節するように構成される。
【００５９】
[0059]  （Ｄ１５）Ｄ１〜Ｄ１４のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、基材は、複数の層をさらに含み、複数の層の各層は、第１の表面の少なくとも１つの縁部と位置合わせされる少なくとも１つの縁部を有する。複数の層は、基材の第１の表面と第２の表面との間に積層される。
【００６０】
[0060]  （Ｄ１６）Ｄ１５のアンテナのいくつかの実施形態では、第１の表面を複数の層と結合するための、基材を通して規定された１つ又は複数の短絡ビアをさらに含む。
【００６１】
[0061]  （Ｄ１７）Ｄ１〜Ｄ１６のいずれかのアンテナのいくつかの実施形態では、放射素子は、基材の第１の表面上にプリントされ、及び基材の第２の表面は、接地平面として動作する。
【００６２】
[0062]  さらに、絶えず進化する規則を遵守し、且つ従来の送信法の物理的制約（例えば、焦点外れ効果）を克服するワイヤレス送信の解決策も必要である。解決策の１つは、アンテナアレイ（例えば、Ａ１〜Ａ１９のいずれかのアンテナアレイ）が、様々な焦点に電磁波を送信することにより、予想される焦点外れを補正することである。様々な焦点の正確な位置は、アンテナアレイに対する受信デバイスの位置に基づいて送信器（例えば、図２Ａの送信器１０２）によって判定される。その際、送信器は、焦点外れの効果を減らすことができ、その結果、送信器のアンテナアレイは、様々な機関、例えば米国では連邦通信委員会（ＦＣＣ）又は欧州連合では欧州委員会によって制定されたそれぞれの準拠規則を遵守して、放射されたエネルギーを受信器の位置で十分に集中させる電磁波を送信することができる。このような送信器の１つの例（「ワイヤレス電力送信デバイス」）を動作させる方法を以下で説明する。
【００６３】
[0063]  （Ｅ１）いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力受信デバイスをワイヤレスで充電する方法は、アンテナアレイであって、少なくとも２つのアンテナの第１のアンテナ群と、第１のアンテナ群とは別個の少なくとも２つのアンテナの第２のアンテナ群とを含むアンテナアレイを含むワイヤレス電力送信デバイスであって、コントローラと通信するワイヤレス電力送信デバイスを提供することを含む。方法は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置に基づいて、コントローラにより、（ｉ）第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナによる電磁波の送信に使用される第１の伝送特性の第１の値と、（ｉｉ）第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナによる電磁波の送信に使用される、第１の値とは別個の第１の伝送特性の第２の値とを選択することをさらに含む。方法は、（ｉ）第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第１の伝送特性の第１の値で第１の電磁波をワイヤレス電力受信デバイスの位置に送信すること、（ｉｉ）第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第１の伝送特性の第２の値で第２の電磁波を、ワイヤレス電力受信デバイスの位置よりもワイヤレス電力送信デバイスからさらに遠くにある焦点に送信することとをさらに含む。ワイヤレス電力受信デバイスは、少なくとも第１の電磁波からのエネルギーを使用して、ワイヤレス電力受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電する。
【００６４】
[0064]  （Ｅ２）Ｅ１の方法のいくつかの実施形態では、アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナ素子の第３のアンテナ群をさらに含み、及び方法は、第３のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第１の伝送特性の第２の値で第３の電磁波を、ワイヤレス電力受信デバイスの位置よりもワイヤレス電力送信デバイスからさらに遠くにある焦点に送信することをさらに含む。代わりに、いくつかの実施形態では、方法は、第３のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第２の値と異なる第１の伝送特性の第３の値で第３の電磁波を、ワイヤレス電力受信デバイスの位置よりもワイヤレス電力送信デバイスからさらに遠くにある焦点に送信することをさらに含む。
【００６５】
[0065]  （Ｅ３）Ｅ２の方法のいくつかの実施形態では、第１のアンテナ群は、アンテナアレイ内の第２のアンテナ群と第３のアンテナ群との間に位置決めされ、及び第１のアンテナ群は、少なくともゼロでない間隔距離だけ第２及び第３のアンテナ群から離隔される。
【００６６】
[0066]  （Ｅ４）Ｅ２〜Ｅ３のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第２の値は、第１の値よりも大きい。
【００６７】
[0067]  （Ｅ５）Ｅ２〜Ｅ４のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第１の伝送特性は、振幅である。１つの例として、第１の伝送特性は、電磁波を送信するための（例えば、電力レベルを操作する）振幅であり、コントローラは、アンテナの群のそれぞれによってこの第１の伝送特性に使用される値を選択する。いくつかの実施形態では、コントローラは、追加の他の伝送特性の値も同様に選択し得る。例えば、コントローラは、位相、利得、偏波、周波数等のそれぞれの値も選択し得る。
【００６８】
[0068]  （Ｅ６）Ｅ２〜Ｅ５のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、選択することは、（ｉ）第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナの各アンテナ、（ｉｉ）第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナの各アンテナ、及び（ｉｉｉ）第３のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナの各アンテナのそれぞれの位相設定を選択することも含む。第１、第２及び第３の電磁波は、それぞれの位相設定を使用して送信される。
【００６９】
[0069]  （Ｅ７）Ｅ６の方法のいくつかの実施形態では、第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナのそれぞれの位相設定及び第３のアンテナ群の少なくとも２つのアンテナのそれぞれの位相設定は、同じである。
【００７０】
[0070]  （Ｅ８）Ｅ３〜Ｅ７のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第２及び第３のアンテナ群は、同じ数のアンテナを含み、及び第１のアンテナ群は、この同じ数よりも少ないアンテナを含む。
【００７１】
[0071]  （Ｅ９）Ｅ１〜Ｅ８のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、ワイヤレス電力受信デバイスの位置は、アンテナアレイから離れて延在する軸に沿って位置決めされ、及び焦点は、軸に沿ってアンテナアレイからさらに遠くにある。
【００７２】
[0072]  （Ｅ１０）Ｅ１〜Ｅ９のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナ及び第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナは、同一平面上にある。さらに、いくつかの実施形態では、各群内のアンテナも共偏波であり、Ａ１〜Ａ１９のいずれかのアンテナアレイのような垂直な放射パターンを有する。
【００７３】
[0073]  （Ｅ１１）Ｅ１〜Ｅ１０のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第１及び第２の値は、事前に決定される。
【００７４】
[0074]  （Ｅ１２）Ｅ１〜Ｅ１１のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第１及び第２の値は、ルックアップテーブルに格納され、及び第１及び第２の値を選択することは、コントローラにより、ルックアップテーブルから第１及び第２の値を取得することを含む。
【００７５】
[0075]  （Ｅ１３）Ｅ１〜Ｅ１２のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第１及び第２の電磁波の送信は、（ｉ）アンテナアレイからの第１の距離における電磁エネルギーの局所極小と、（ｉｉ）アンテナアレイからの、第１の距離よりも大きい第２の距離における電磁エネルギーの局所極大とを生成する。ワイヤレス電力受信デバイスの位置は、アンテナアレイからの、第２の距離よりも大きい第３の距離にある。
【００７６】
[0076]  （Ｅ１４）Ｅ１３の方法のいくつかの実施形態では、第１及び第２の電磁波は、波長（λ）を有し、及び第２の距離と第３の距離との間の差異は、１λ以下である。
【００７７】
[0077]  （Ｅ１５）Ｅ１４の方法のいくつかの実施形態では、電磁エネルギーの局所極大は、第１の電力レベルを有し、及び第１及び第２の電磁波の送信は、局所極大から１λの距離において第２の電力レベルを有する電磁エネルギーの球体を生成する。第２の電力レベルは、所定の量だけ第１の電力レベルよりも小さい（換言すれば、ワイヤレス電力送信デバイスは、電磁エネルギーの局所極大から離れた電力レベルの減衰を生成することができ、こうした減衰は、局所極大から１λにおいて例えば３ｄＢ（所定の量の例）だけの減衰である。
【００７８】
[0078]  （Ｅ１６）Ｅ２〜Ｅ７のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナは、アンテナアレイの中心部領域に位置決めされ、及び第２及び第３のアンテナ群の各々の少なくとも２つのアンテナは、アンテナアレイの対向する縁部領域にそれぞれ位置決めされる。
【００７９】
[0079]  （Ｅ１７）Ｅ１〜Ｅ１６のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、選択することは、ワイヤレス電力受信デバイスがワイヤレス電力送信デバイスのワイヤレス電力送信範囲内にあると判定すると行われる。
【００８０】
[0080]  （Ｅ１８）Ｅ１〜Ｅ１７のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、アンテナアレイのアンテナを介して、ワイヤレス電力受信デバイスから信号を受信することと、信号の位相を検出することと、コントローラにより、信号の位相に基づいて、アンテナアレイに対するワイヤレス電力受信デバイスの位置を判定することとをさらに含む。
【００８１】
[0081]  （Ｅ１９）Ｅ１〜Ｅ１８のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、電磁波は、およそ５．８ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ又は９００ＭＨｚの周波数で送信される。
【００８２】
[0082]  いくつかの実施形態では、上記のＥ１〜Ｅ１９に記載されたワイヤレス電力送信デバイスの第１及び第２のアンテナ群は、Ａ１に記載された第１及び第２のアンテナをそれぞれ含む。ワイヤレス電力送信デバイスに様々な修正を行って、Ａ２〜Ａ１９に記載された特徴を含むようにもし得る。
【００８３】
[0083]  （Ｅ２０）１つの他の態様では、ワイヤレス電力送信器であって、上記のＥ１〜Ｅ１９のいずれか又は下記のＦ１〜Ｆ１０のいずれかに記載されたワイヤレス電力送信デバイスの構造上の特性を含むワイヤレス電力送信器が提供され、ワイヤレス電力送信器は、上記のＥ１〜Ｅ１９のいずれか又は下記のＦ１〜Ｆ１０のいずれかに記載された方法ステップを行うようにも構成される。
【００８４】
[0084]  （Ｅ２１）別の態様では、Ａ１〜Ａ１９のいずれかに記載されたアンテナアレイの１つ又は複数を含むワイヤレス電力送信器が提供される。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力送信器は、１つ又は複数のプロセッサと通信し、メモリは、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、Ｅ１〜Ｅ１９のいずれか１つ又は下記のＦ１〜Ｆ１０のいずれかに記載された方法をワイヤレス電力送信器に実行させる１つ又は複数のプログラムを格納する。
【００８５】
[0085]  （Ｅ２２）さらに別の態様では、（Ａ１〜Ａ１９のいずれかに記載されたアンテナアレイの１つ又は複数を含む）ワイヤレス電力送信器が提供され、このワイヤレス電力送信器は、Ｅ１〜Ｅ１９のいずれか１つ又は下記のＦ１〜Ｆ１０のいずれかに記載された方法を行うための手段を含む。
【００８６】
[0086]  （Ｅ２３）なおさらに別の態様では、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される（例えば、ワイヤレス電力送信器と通信する外部又は内部記憶装置などのメモリデバイスとして）。非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、１つ又は複数のプロセッサ／コアによって（Ａ１〜Ａ１９のいずれかに記載されたアンテナアレイの１つ又は複数を含む）ワイヤレス電力送信器によって実行されると、Ｅ１〜Ｅ１９のいずれか１つ又は下記のＦ１〜Ｆ１０のいずれかに記載された方法をワイヤレス電力送信器に実行させる実行可能命令を格納する。
【００８７】
[0087]  （Ｆ１）いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力受信デバイスをワイヤレスで充電する別の方法は、アンテナアレイ（例えば、Ａ１〜Ａ１９のいずれかのアンテナアレイ）を含むワイヤレス電力送信デバイスを提供することを含む。この方法は、アンテナアレイから離れた第１の距離で（例えば、ワイヤレス電力送信デバイスから１波長離れて、ここで、波長は、アンテナアレイの動作周波数に基づいて定義される）最大電力レベルを形成する電磁波を放射することを含む。さらに、放射された電磁波の電力レベルは、最大電力レベルに比べて、最大電力レベルから離れたラジアル距離で少なくとも既定の量（例えば、３ｄＢ、２ｄＢ、１ｄＢ、０．５ｄＢ又は準拠規則及び所望の電力集中に基づく別の既定の量）だけ低下する。ラジアル距離は、事前に定義することができる。
【００８８】
[0088]  （Ｆ２）Ｆ１の方法のいくつかの実施形態では、ワイヤレス電力受信デバイスは、アンテナアレイから離れた、第１の距離よりも大きい第２の距離にあり、及びワイヤレス電力受信デバイスは、少なくとも部分的に、最大電力レベルから離れた既定のラジアル距離内にある。
【００８９】
[0089]  （Ｆ３）Ｆ２の方法のいくつかの実施形態では、ワイヤレス電力受信デバイスは、放射された電磁波からのエネルギーを使用して、ワイヤレス電力受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電する。
【００９０】
[0090]  （Ｆ４）Ｆ１〜Ｆ３のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、放射された電磁気の電力レベルの、最大電力レベルからの低下は、単調な低下である。
【００９１】
[0091]  （Ｆ５）Ｆ１〜Ｆ４のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、放射された電磁波は、周波数及び波長（λ）を有し、及び既定のラジアル距離は、およそ０．５λ〜２λの範囲である。代わりに、いくつかの実施形態では、既定のラジアル距離は、およそ０．５フィート〜２フィートの範囲である。
【００９２】
[0092]  （Ｆ６）Ｆ５の方法のいくつかの実施形態では、既定のラジアル距離は、およそ１λである。
【００９３】
[0093]  （Ｆ７）Ｆ１〜Ｆ６のいずれかの方法のいくつかの実施形態では、方法は、電磁波を放射する前に、ワイヤレス電力受信デバイスの位置を検出すること（又は判定すること）も含む。ワイヤレス電力受信デバイスの位置は、最大電力レベルの位置よりもアンテナアレイからさらに遠くにある。
【００９４】
[0094]  （Ｆ８）Ｆ７の方法のいくつかの実施形態では、方法は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置を検出した後且つ電磁波を放射する前に、アンテナアレイに対するワイヤレス電力受信デバイスの位置に基づいて、電磁波の設定を決定することをさらに含む。決定された電磁波の設定は、１つ又は複数の伝送特性の値を含む場合がある。
【００９５】
[0095]  （Ｆ９）Ｆ８の方法のいくつかの実施形態では、電磁波は、決定された設定を使用して放射される。
【００９６】
[0096]  （Ｆ１０）Ｆ９の方法のいくつかの実施形態では、アンテナアレイは、アンテナの第１及び第２の群を含み、電磁波を放射することは、（ｉ）決定された設定からの第１の設定を使用して、アンテナの第１の群内のアンテナ素子から第１の複数の電磁波を放射することであって、アンテナの第１の群内のアンテナ素子の第１の送信焦点は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置である、放射することと、（ｉｉ）決定された設定からの、第１の設定と異なる第２の設定を使用して、第２のアンテナの群内のアンテナ素子から第２の複数の電磁波を放射することとを含む。第２のアンテナの群内のアンテナ素子は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置よりもアンテナアレイからさらに遠くにある別の位置である第２の送信焦点を有する。
【００９７】
[0097]  本開示をより詳細に理解し得るように、より具体的な説明が様々な実施形態の特徴を参照して示され得、そのいくつかが添付の図面に図示されている。しかしながら、添付図面は、本開示の関連する特徴を単に例示するのみであり、限定するものと見なされるものではなく、本説明は、他の効果的な特徴の余地を与え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】[0098]いくつかの実施形態による、所望の電力集中を生成する代表的なワイヤレス電力送信システムを図示するブロック図である。
【図２Ａ】[0099]いくつかの実施形態による、代表的なワイヤレス電力送信デバイスを図示するブロック図である。
【図２Ｂ】[00100]いくつかの実施形態による、代表的なワイヤレス電力受信デバイス（本明細書では単に受信器とも呼ばれる）を図示するブロック図である。
【図３Ａ】[00101]いくつかの実施形態による、垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナの２個組の例を図示する。
【図３Ｂ−１】[00102]いくつかの実施形態による、図３Ａの第１のアンテナによって生成された放射パターンを図示する。
【図３Ｂ−２】[00102]いくつかの実施形態による、図３Ａの第２のアンテナによって生成された放射パターンを図示する。
【図３Ｃ】[00103]いくつかの実施形態による、図３Ａの第１のアンテナ及び第２のアンテナによって生成された結果として生じる放射パターンを図示する。
【図３Ｄ】[00104]いくつかの実施形態による、図３Ｃの結果として生じる放射パターンの（図３Ｃに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図を図示する。
【図３Ｅ】[00105]いくつかの実施形態による、図３Ａに描かれた第１のアンテナと第２のアンテナとの間の相互結合を図示する図である。
【図４Ａ】[00106]いくつかの従来のアンテナを使用するアンテナアレイ内の相互結合によって引き起こされる好ましくない効果を図示する。
【図４Ｂ】[00106]いくつかの従来のアンテナを使用するアンテナアレイ内の相互結合によって引き起こされる好ましくない効果を図示する。
【図４Ｃ】[00106]いくつかの従来のアンテナを使用するアンテナアレイ内の相互結合によって引き起こされる好ましくない効果を図示する。
【図４Ｄ】[00106]いくつかの従来のアンテナを使用するアンテナアレイ内の相互結合によって引き起こされる好ましくない効果を図示する。
【図４Ｅ】[00106]いくつかの従来のアンテナを使用するアンテナアレイ内の相互結合によって引き起こされる好ましくない効果を図示する。
【図５】[00107]いくつかの実施形態による、アンテナの２個組の例を図示する。
【図６Ａ】[00108]いくつかの実施形態による、アンテナの２個組の例を図示する。
【図６Ｂ−１】[00109]いくつかの実施形態による、図６Ａのアンテナの２個組の例の個々のアンテナによって生成された放射パターンを図示する。
【図６Ｂ−２】[00109]いくつかの実施形態による、図６Ａのアンテナの２個組の例の個々のアンテナによって生成された放射パターンを図示する。
【図６Ｃ】[00110]いくつかの実施形態による、図６Ａのアンテナの２個組の例の、結果として生じる放射パターンを図示する。
【図６Ｄ】[00111]いくつかの実施形態による、図６Ｃの結果として生じる放射パターンの（図６Ｃに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図を示す。
【図６Ｅ】[00112]いくつかの実施形態による、図６Ａに描かれたアンテナの２個組の例の個々のアンテナ間の有益な相互結合効果を図示する図である。
【図７Ａ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図７Ｂ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図８Ａ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図８Ｂ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図８Ｃ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図９Ａ−１】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図９Ａ−２】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図９Ａ−３】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図９Ｂ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図９Ｃ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図９Ｄ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図９Ｅ】[00113]いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組を使用するアンテナアレイ構成（及びアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。
【図１０Ａ】[00114]ドロップインアンテナの第１の実施形態を示す図を示す。
【図１０Ｂ】[00114]ドロップインアンテナの第１の実施形態を示す図を示す。
【図１０Ｃ】[00114]ドロップインアンテナの第１の実施形態を示す図を示す。
【図１０Ｄ】[00115]図１０Ａに描かれたドロップインアンテナの第１の実施形態によって生成された放射パターンを図示する。
【図１０Ｅ】[00116]いくつかの実施形態による、図１０Ｄに示された放射パターンの（図１０Ｄに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図を図示する。
【図１０Ｆ】[00117]いくつかの実施形態による、図１０Ｄに示された放射パターンの（図１０Ｄに示されるＹ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図を示す。
【図１１Ａ】[00118]ドロップインアンテナの第２の実施形態を示す図を示す。
【図１１Ｂ】[00118]ドロップインアンテナの第２の実施形態を示す図を示す。
【図１１Ｃ−１】[00119]ドロップインアンテナが異なる周波数で動作しているときのドロップインアンテナの第２の実施形態の結合図を示す。
【図１１Ｃ−２】[00119]ドロップインアンテナが異なる周波数で動作しているときのドロップインアンテナの第２の実施形態の結合図を示す。
【図１１Ｃ−３】[00119]ドロップインアンテナが異なる周波数で動作しているときのドロップインアンテナの第２の実施形態の結合図を示す。
【図１２Ａ】[00120]ドロップインアンテナの第３の実施形態を示す図を示す。
【図１２Ｂ】[00120]ドロップインアンテナの第３の実施形態を示す図を示す。
【図１２Ｃ】[00120]ドロップインアンテナの第３の実施形態を示す図を示す。
【図１２Ｄ】[00120]ドロップインアンテナの第３の実施形態を示す図を示す。
【図１２Ｅ−１】[00121]いくつかの実施形態による、ドロップインアンテナの第３の実施形態の同調素子の構成を図示する。
【図１２Ｅ−２】[00121]いくつかの実施形態による、ドロップインアンテナの第３の実施形態の同調素子の構成を図示する。
【図１２Ｆ】[00122]ドロップインアンテナが異なる周波数で動作しているときのドロップインアンテナの第３の実施形態の結合図を示す。
【図１２Ｇ】[00122]ドロップインアンテナが異なる周波数で動作しているときのドロップインアンテナの第３の実施形態の結合図を示す。
【図１２Ｈ】[00122]ドロップインアンテナが異なる周波数で動作しているときのドロップインアンテナの第３の実施形態の結合図を示す。
【図１３Ａ】[00123]いつくかの実施形態ドロップインアンテナによる、二重偏波アンテナを図示する。
【図１３Ｂ−１】[00124]図１３Ａに描かれた二重偏波アンテナによって生成された放射パターンを示す。
【図１３Ｂ−２】[00125]いくつかの実施形態による、二重偏波アンテナの相互結合効果を示す図である。
【図１３Ｃ】[00126]ポート１３０６−１がアクティブであるときの、図１３Ａに描かれた二重偏波アンテナによって生成された放射パターンの断面図を示す。
【図１３Ｄ】[00127]ポート１３０６−２がアクティブであるときの、図１３Ａの二重偏波アンテナによって生成された放射パターンの断面図を示す。
【図１３Ｅ】[00128]二重偏波アンテナの群を含むアンテナアレイの一例を示す。
【図１３Ｆ】[00129]図１３Ｅのアンテナアレイ内の異なるポート間で測定された相互結合効果を表す図を示す。
【図１３Ｇ】[00130]図１３Ｅのアンテナアレイによって生成された放射パターンを示す。
【図１４Ａ−１】[00131]いくつかの実施形態による、空中懸垂キャパシタ搭載パッチアンテナの実施形態を図示する。
【図１４Ａ−２】[00131]いくつかの実施形態による、空中懸垂キャパシタ搭載パッチアンテナの実施形態を図示する。
【図１４Ｂ】[00132]いくつかの実施形態による、空中懸垂キャパシタ搭載パッチアンテナの上面図を示す。
【図１４Ｃ】[00133]いくつかの実施形態による、空中懸垂キャパシタ搭載パッチアンテナの断面図を示す。
【図１４Ｄ】[00134]いくつかの実施形態による、アンテナ１４００によって生成された放射パターンを示す。
【図１４Ｅ】[00135]図１４Ｄに示された放射パターンの断面図である。
【図１４Ｆ】[00136]空中懸垂キャパシタ搭載パッチアンテナのための給電素子のポートで測定された反射係数の大きさを表す図を示す。
【図１５Ａ】[00137]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態を図示する。
【図１５Ｂ】[00137]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態を図示する。
【図１５Ｃ】[00137]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態を図示する。
【図１５Ｄ】[00137]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態を図示する。
【図１５Ｅ】[00137]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態を図示する。
【図１５Ｆ】[00138]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態によって生成された放射パターンを示す。
【図１５Ｇ】[00139]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態内で、ポートとそれ自体との間で測定された相互結合効果を表す図を示す。
【図１５Ｈ−１】[00140]いくつかの実施形態によるアレイ構成の例を示す。
【図１５Ｈ−２】[00140]いくつかの実施形態によるアレイ構成の例を示す。
【図１５Ｈ−３】[00140]いくつかの実施形態によるアレイ構成の例を示す。
【図１５Ｉ】[00140]図１５Ｈ−１に描かれたアレイ構成の例の伝送特性を示す。
【図１５Ｊ】[00140]図１５Ｈ−２に描かれたアレイ構成の例の伝送特性を示す。
【図１５Ｋ】[00140]図１５Ｈ−２に描かれたアレイ構成の例の伝送特性を示す。
【図１６Ａ】[00141]いくつかの実施形態による、折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第２の実施形態を図示する。
【図１６Ｂ】[00141]いくつかの実施形態による、折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第２の実施形態を図示する。
【図１６Ｃ】[00142]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第２の実施形態によって生成された放射パターンを示す。
【図１６Ｄ】[00143]図１６Ｃに示された放射パターンの断面図である。
【図１６Ｅ】[00144]折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第２の実施形態内で、ポートとそれ自体との間で測定された相互結合効果を表す図を示す。
【図１７Ａ】[00145]いくつかの実施形態による、アンテナアレイによって生成された電磁エネルギーの球体の二次元表現を図示する。
【図１７Ｂ】[00146]いくつかの実施形態による、図１７Ａに示されたアンテナアレイからの距離に対する電力密度レベルを描く図１７００である。
【図１７Ｃ】[00147]いくつかの実施形態による、局所極大が異なる電力プロファイルを示す図である。
【図１８Ａ】[00148]いくつかの実施形態による、そのアンテナアレイ内に４つのアンテナ群を有する代表的なワイヤレス電力送信システムを図示するブロック図である。
【図１８Ｂ】[00149]いくつかの実施形態による、図１８Ａのアンテナアレイによってもたらすことが可能な電力プロファイルを図示する図である。
【図１８Ｃ】[00149]いくつかの実施形態による、図１８Ａのアンテナアレイによってもたらすことが可能な電力プロファイルを図示する図である。
【図１８Ｄ】[00149]いくつかの実施形態による、図１８Ａのアンテナアレイによってもたらすことが可能な電力プロファイルを図示する図である。
【図１８Ｅ】[00149]いくつかの実施形態による、図１８Ａのアンテナアレイによってもたらすことが可能な電力プロファイルを図示する図である。
【図１８Ｆ】[00149]いくつかの実施形態による、図１８Ａのアンテナアレイによってもたらすことが可能な電力プロファイルを図示する図である。
【図１８Ｇ】[00149]いくつかの実施形態による、図１８Ａのアンテナアレイによってもたらすことが可能な電力プロファイルを図示する図である。
【図１９Ａ】[00150]いくつかの実施形態による、受信器の位置に基づいて、アンテナアレイ内の異なるアンテナ群に異なる焦点を使用するアンテナアレイを有する代表的なワイヤレス電力送信システムを図示するブロック図である。
【図１９Ｂ】[00150]いくつかの実施形態による、受信器の位置に基づいて、アンテナアレイ内の異なるアンテナ群に異なる焦点を使用するアンテナアレイを有する代表的なワイヤレス電力送信システムを図示するブロック図である。
【図１９Ｃ】[00150]いくつかの実施形態による、受信器の位置に基づいて、アンテナアレイ内の異なるアンテナ群に異なる焦点を使用するアンテナアレイを有する代表的なワイヤレス電力送信システムを図示するブロック図である。
【図１９Ｄ】[00150]いくつかの実施形態による、受信器の位置に基づいて、アンテナアレイ内の異なるアンテナ群に異なる焦点を使用するアンテナアレイを有する代表的なワイヤレス電力送信システムを図示するブロック図である。
【図１９Ｅ】[00150]いくつかの実施形態による、受信器の位置に基づいて、アンテナアレイ内の異なるアンテナ群に異なる焦点を使用するアンテナアレイを有する代表的なワイヤレス電力送信システムを図示するブロック図である。
【図２０】[00151]いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力送信の方法を示すフロー図である。
【図２１】[00152]いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力送信の方法を示す別のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００９９】
[00153]  一般的な方法に従い、図に示された様々な特徴は、一定比率で拡大縮小されたものではない場合がある。したがって、様々な特徴の寸法は、明確性のために任意に拡大又は縮小され得る。加えて、図のいくつかは、所与のシステム、方法又はデバイスの構成要素のすべてを描いていない場合がある。最後に、本明細書及び図面全体を通して、類似する参照番号は、類似する特徴を示すために用いられ得る。
【０１００】
[00154]  添付図面に図示された実施形態の例を詳細に理解するために、多くの詳細を本明細書で説明する。しかしながら、いくつかの実施形態は、特定の詳細の多くを伴わずに実施され得、特許請求の範囲に記載の範囲は、特許請求の範囲に具体的に記載されたそれらの特徴及び態様によってのみ限定される。さらに、よく知られたプロセス、構成要素及び材料は、本明細書に記載の実施形態の関連する態様を不必要に曖昧にしないために、徹底的に詳細に説明されていない。
【０１０１】
[00155]  説明を容易にするために、後続する記述は、以下のセクションに分かれている。Ａ）ワイヤレス電力送信システム例、Ｂ）垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナ群を有するアンテナアレイの例を含むアンテナアレイ構成例、Ｃ）ドロップインアンテナ構造、Ｄ）二重偏波アンテナ、Ｅ）折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの実施形態、及びＦ）受信デバイスにおいてワイヤレスで送達された電力を集中させる電力波送信法。
【０１０２】
セクションＡ：ワイヤレス電力送信システム例
[00156]  図１は、いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力送信システム１００の高次ブロック図である。ワイヤレス電力送信システム１００は、例えば、１つ又は複数のワイヤレス電力送信デバイス１０２と、１つ又は複数のワイヤレス電力受信デバイス１２０とを含む（例示及び論述を容易にするために、図１には、１つのワイヤレス電力送信デバイス１０２及び１つのワイヤレス電力受信デバイス１０２が描かれている）。いくつかの実施形態では、各ワイヤレス電力受信デバイス１０２は、それぞれの電子デバイス１２２（図２Ｂ）と、ワイヤレス電力波の受信及び使用に適切な回路（例えば、アンテナ２５２及び電力捕獲回路２５６）とを含む。例えば、適切な回路は、電子デバイス１２２に結合され、及び／又は埋め込まれていることにより、デバイス１２２がワイヤレスで送達された電力波を使用して充電されることが可能になっている場合がある。わかり易くするために、ワイヤレス電力送信デバイス１０２は、より簡単に送信器１０２とも呼ばれ、ワイヤレス電力受信デバイス１２０は、より簡単に受信器１２０とも呼ばれる。
【０１０３】
[00157]  送信器１０２の例は、１つ又は複数のアンテナアレイ１１０−１、１１０−２、．．．１１０−ｎを含む。さらに、各アンテナアレイ１１０は、複数のアンテナ群１１４−１、１１４−２、．．．、１１４−ｎを含み、各アンテナ群１１４は、複数のアンテナ１１２を含む。複数のアンテナ群１１４−１、１１４−２、．．．１１４−ｎのそれぞれに示されているアンテナの数は、単に１つの構成例にすぎない。示されているように、複数のアンテナ群１１４−１、１１４−２、．．．１１４−ｎは、距離（Ｄ１及びＤ２）だけ間隔を置いて配置され、この距離は、同じ距離又は異なる距離であり得る。それぞれのアンテナ群１１４内のアンテナ１１２は、焦点（例えば、Ｆ１又はＦ２）に電磁力送信波（例えば、電磁波１１６−Ａ、１１６−Ｂ及び１１６−Ｃ）を送信する（例えば、放射する）ように構成されている。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のアンテナ群１１４のアンテナ１１２は、第１の焦点（Ｆ１）に電磁波を送信する一方、１つ又は複数の他のアンテナ群１１４のアンテナ１１２は、第１の焦点（Ｆ１）の位置に比べてアンテナアレイ１１０からさらに遠くにある第２の焦点（Ｆ２）に電磁波を送信する。このようにして、送信器は、焦点外れ効果を減らす。その結果、送信器１０２は、世界中の様々な機関（例えば、米国では連邦通信委員会（ＦＣＣ））によって制定された準拠規則を遵守して電磁波を送信することができる。準拠規則については、以下で図１７〜図２０を参照してさらに詳細に論述する。
【０１０４】
[00158]  さらに、様々なアンテナ群１１４内のアンテナ１１２によって送信された電磁波の特定の伝送特性（例えば、位相、振幅、利得、偏波、周波数等）の値に応じて、電磁波のいくつかは、焦点で「建設的に干渉」する一方、電磁波のいくつかは、焦点で（又はその周囲で）「相殺的に干渉」する。何らかの背景を明らかにするために、２つ以上の電磁波１１６が互いに同位相であるとき、通常、電磁波（例えば、無線周波）の建設的干渉が発生し、合成波に集束し、これにより、この合成波の振幅が電磁波の単一の１つの振幅よりも大きいようになっている。例えば、複数のアンテナからある位置に到達するシヌソイド波形の正及び負のピークは、「相互に加算」されて、より大きい正及び負のピークをもたらす。いくつかの実施形態では、焦点は、アンテナがそこに電力波を送信し、これにより焦点で又は焦点に非常に接近して（例えば、ＥＭ波の周波数の０．１波長内で）電磁波の建設的干渉を引き起こす送信場内の点である。対照的に、２つ以上の電磁波の位相がずれているとき、電磁波波の相殺的干渉が発生し、合成波に集束し、これにより、この合成波の振幅が電磁波の単一の１つの振幅よりも小さいようになっている。例えば、電磁波は、「互いに相殺」され、これにより送信場内のある位置に集中するエネルギーの量を減らす。いくつかの実施形態では、相殺的干渉を使用して、目標焦点の外側にある（例えば、少なくとも１波長の距離だけ個々のそれぞれの焦点から離れた）送信場内の位置で無視できる量の又は「ゼロである」エネルギーを生成する。
【０１０５】
[00159]  いくつかの実施形態では、第１の群１１４−１内のアンテナ１１２−６〜１１２−８によって送信された電磁波の伝送特性の値は、第２の群１１４−２内のアンテナ１１２−４、１１２−５によって送信された電磁波の伝送特性の値と同じであり、且つ第３の群１１４−ｎ内のアンテナ１１２−１〜１１２−３によって送信された電磁波の伝送特性の値と異なる。代わりに、いくつかの実施形態では、個々のそれぞれの群内のアンテナによって送信された電磁波の伝送特性の値は、少なくとも部分的に異なる。特定の実施形態又は状況では、アンテナ群内で使用される伝送特性によっては、様々に変わる場合もある（例えば、振幅設定はアンテナ群内のアンテナで同じである場合があるが、位相設定は、様々に変わる場合がある）。伝送特性の値については、以下で図１７〜図２０を参照してさらに詳細に論述する。
【０１０６】
[00160]  図２Ａは、いくつかの実施形態による、代表的な送信デバイス１０２（本明細書では互換的に送信器１０２及びワイヤレス電力送信デバイス１０２とも呼ばれることがある）を図示するブロック図である。送信デバイス１０２は、１つ又は複数の処理装置２０４（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサなど）と、メモリ２０６と、１つ又は複数のアンテナアレイ１１０と、これらのコンポーネント（チップセットと呼ばれることがある）を相互接続させるための１つ又は複数の通信バス２０８とを含む。さらに、送信デバイス１０２は、１つ又は複数の通信コンポーネント２１２と、１つ又は複数のセンサ２１４と、１つ又は複数の電力増幅器２１６と、給電回路２１８とを含む場合がある。いくつかの実施形態では、送信デバイス１０２は、ＧＰＳ（地球投影位置決定衛星）又は他の地理的位置受信器など、送信デバイス１０２の位置を判定するための位置検出デバイスをさらに含む。１つ又は複数の処理装置２０４は、本明細書では「プロセッサ」又は「コントローラ」と呼ばれることがある。
【０１０７】
[00161]  いくつかの実施形態では、単一のプロセッサ２０４は、複数の送信器１０２を制御するためのソフトウェアモジュールを実行する。いくつかの実施形態では、単一の送信器１０２は、（例えば、１つ又は複数のアンテナアレイ１１０による信号の送信を制御するように構成された）１つ又は複数の送信器プロセッサなどの複数のプロセッサ２０４、（例えば、通信コンポーネント２１２によって送信された通信を制御するように、及び／又は通信コンポーネント２１２を介して通信を受信するように構成された）１つ又は複数の通信コンポーネントプロセッサ、及び／又は（例えば、送信器センサ２１４の動作を制御するように、及び／又は送信器センサ２１４からの出力を受信するように構成された）１つ又は複数のセンサプロセッサを含む。さらに、単一の送信器１０２は、１つ又は複数のアンテナアレイ１１０を制御するように構成され得る。
【０１０８】
[00162]  １つ又は複数のアンテナアレイ１１０は、１つ又は複数の処理装置２０４から受け取った命令に応じて、１つ又は複数の焦点（例えば、図１のＦ１及びＦ２）に電磁波を送信するように構成されている。１つ又は複数のアンテナアレイ１１０は、図１を参照して上記で説明したように、複数のアンテナ群内に配列された複数のアンテナをそれぞれ含む。様々なアンテナアレイ構成及び構造的なアンテナ設計が以下で提供されている。
【０１０９】
[00163]  １つ又は複数の通信コンポーネント２１２（例えば、「通信無線」又は単に「無線」とも呼ばれる）により、送信器１０２と他のデバイス及びネットワークとの間の通信が可能になる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の通信コンポーネント２１２は、例えば、様々な無線プロトコル（例えば、IEEE802.15.4、Wi-Fi、ZigBee、6LoWPAN、Thread、Z-Wave、Bluetooth Smart、ISA100.11a、WirelessHART、MiWi等）、有線プロトコル（例えば、Ethernet、HomePlug等）のいずれか及び／又は本出願の出願日時点で依然として開発されていない通信プロトコルを含む任意の他の適切な通信プロトコルを使用してデータ通信が可能なハードウェアを含む。
【０１１０】
[00164]  様々な実施形態では、１つ又は複数のセンサ２１４は、限定ではないが、１つ又は複数の熱放射センサ、周囲温度センサ、湿度センサ、ＩＲセンサ、人感センサ（例えば、ＲＦＩＤセンサ）、周囲光センサ、圧力センサ、動作検出器、加速度計及び／又はジャイロスコープを含む。
【０１１１】
[00165]  １つ又は複数の電力増幅器２１６は、電源（図示せず）と結合されている場合があり、それぞれの電力増幅器２１６は、電源からエネルギーを引き込んで、アンテナアレイ１１０の１つ又は複数に電磁波を供給する。さらに、それぞれの電力増幅器２１６は、給電回路２１８と結合されている場合があり、この給電回路は、適切な電磁波を生成し、こうした電磁波を１つ又は複数の電力増幅器２１６に供給するように構成されており、次に少なくとも１つの電力増幅器２１６が少なくとも１つのアンテナアレイ１１０に電磁波を供給する。いくつかの実施形態では、給電回路２１８は、送信に適切であるように電磁波を生成するために使用される発振器及び／又は周波数変調器を含む（例えば、電磁波は、送信器１０２から受信器１２０に最大量のエネルギーが確実に送信されるように、適切な電力レベル、位相、周波数等を有する）。さらに、給電回路２１８は、結合器と、１つ又は複数のアンテナアレイのアンテナからの電磁波を送信し易くする１つ又は複数の追加のコンポーネントとを含む場合がある。
【０１１２】
[00166]  さらに、１つ又は複数のプロセッサ２０４は、１つ又は複数の電力増幅器２１６に命令を送り、１つ又は複数の電力増幅器２１６の少なくともいくつか、例えば受信器の位置に基づいてアンテナアレイ１１０の１つ又は複数に１つ又は複数の電磁信号を送らせる場合がある。加えて、送信器１０２は、１つ又は複数の電力増幅器２１６をそれぞれのアンテナアレイ（又は複数のアンテナアレイ）１１０のそれぞれの群（又は複数の群）１１４に切り替え可能に結合するスイッチを含む場合がある。
【０１１３】
[00167]  メモリ２０６は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ  ＳＲＡＭ又は他のランダムアクセスソリッドステートメモリデバイスなどの高速ランダムアクセスメモリを含み、任意選択的に１つ若しくは複数の磁気ディスク記憶装置デバイス、１つ若しくは複数の光ディスク記憶装置デバイス、１つ若しくは複数のフラッシュメモリデバイス又は１つ若しくは複数の他の不揮発性ソリッドステートメモリデバイスなどの不揮発性メモリを含む。メモリ２０６又は代替としてメモリ２０６内の不揮発性メモリは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む。いくつかの実施形態では、メモリ２０６又はメモリ２０６の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、以下のプログラム、モジュール及びデータ構造又はそれらのサブセット若しくはスーパーセットを格納する。
・様々な基本システムサービスを取り扱い、ハードウェア依存タスクを行うための手順を含む動作ロジック２２０、
・通信コンポーネント２１２と協働して、リモートデバイス（例えば、リモートセンサ、送信器、受信器、サーバ、マッピングメモリ等）に結合するための、及び／又はリモートデバイスと通信するための通信モジュール２２２、
・（例えば、センサ２１４と協働して）センサデータを取得及び処理して、例えば、送信器１０２の近傍の対象物の存在、速度及び／又は位置取りを判定するためのセンサモジュール２２４、
・それぞれの焦点の場所を判定して、通信モジュール２２２、センサモジュール２２４及び／又はアンテナアレイ１１０によって取得された情報に基づいて電磁波の送信に使用するための焦点選択モジュール２２６、
・（例えば、アンテナ１１０と協働して）限定ではないが、所与の位置で（例えば、１つ又は複数の焦点で）エネルギーのポケットを形成することを含む、電磁波を生成及び送信するための電力波生成モジュール２２８（いくつかの実施形態では、電力波生成モジュール２２８はまた、送信された電磁波の伝送特性の値の選択に使用される特性選択モジュール２４４を含むか又はそれと関連付けられている）、
・１つ又は複数の電気スイッチ（例えば、図１１Ａのスイッチ１１２０、１１２２、１１２４及び１１２６）と協働して、アンテナアレイ１１０のアンテナ素子を同調（例えば、アップチューニング及びダウンチューニング）するためのアンテナ同調モジュール２３０、
・限定ではないが、
〇１つ又は複数のセンサ（例えば、センサ１１４及び／又は１つ若しくは複数のリモートセンサ）によって受信、検出及び／又は送信されたデータを格納及び管理するためのセンサ情報２３４、
〇送信器１０２及び／又は１つ若しくは複数のリモートデバイスの動作上の設定（例えば、送信器の特性のセット）を格納するためのデバイス設定２３６、
〇１つ又は複数のプロトコル（例えば、カスタム又はZigBee、Z-Wave等といった標準的なワイヤレスプロトコル及び／又はカスタム或いはEthernetなどの標準的な有線プロトコル）のプロトコル情報を格納及び管理するための通信プロトコル情報２３８、
〇受信器の位置に基づいて選択される、伝送特性情報の値を格納するためのビームルックアップテーブル２４０、（例えば、様々な波形特性の格納値）、及び
〇マッピングデータ（例えば、１つ又は複数の送信場及びそれぞれの送信場内のゾーンをマッピングする）を格納及び管理するためのマッピングデータ２４２
を含むデータベース２３２。
【０１１４】
[00168]  いくつかの実施形態では、電磁波生成モジュール２２８の特性選択モジュール２４４を使用して、送信された電磁波の特定の伝送特性（本明細書では波形特性とも呼ばれる）の値を選択し得る。波形特性は、位相、利得、振幅、方向、周波数及び偏波を含む場合があり、選択モジュール２４４は、それらの特性のそれぞれに特定の値を選択し得る。いくつかの実施形態では、選択モジュール２４４は、受信デバイス１２０（又は電子デバイス１２２）から受け取った情報に基づいて、及び／又はビームルックアップテーブル２４０に格納された情報を使用して波形特性を選択し得る。いくつかの実施形態では、選択モジュール２４４及びアンテナ同調モジュール２３０は、連携して、特性のそれぞれに特定の値を選択する。いくつかの実施形態では、図２Ａを参照して説明したコンポーネントの多くは、米国特許出願公開第１５／９６３，９５９号に詳細に記載されているような単一の集積回路に実装され、（米国特許出願公開第１５／９６３，９５９号で図１Ａ〜図１Ｃを参照して提供された）この単一の集積回路の説明は、参照により本明細書に援用される。本明細書に記載のアンテナアレイ又は個々のアンテナのいずれかは、この単一の集積回路によって制御することができ、それは、同様に、以下で論述する電力送信法を実装及び制御することができる。
【０１１５】
[00169]  上記で明確にした素子（例えば、送信器１０２のメモリ２０６に格納されたモジュール）は、任意選択的に、先に言及したメモリデバイスの１つ又は複数に格納され、上述した機能を行うための命令のセットにそれぞれ対応する。上記で明確にしたモジュール又はプログラム（例えば、命令のセット）は、必ずしも別々のソフトウェアプログラム、手順又はモジュールとして実装しなくてもよいため、様々な実施形態では、これらのモジュールの様々なサブセットは、任意選択的に、組み合せ又はそれ以外の方法で配列し直すことができる。いくつかの実施形態では、メモリ２０６は、任意選択的に、上記で明確にしたモジュール及びデータ構造のサブセットを格納する。さらに、メモリ２０６は、任意選択的に、上述されていない追加のモジュール及びデータ構造を格納する。
【０１１６】
[00170]  図２Ｂは、いくつかの実施形態による、代表的な受信デバイス１２０（本明細書では受信器１２０又はワイヤレス電力受信器／ワイヤレス電力受信デバイス１２０とも呼ばれる）を図示するブロック図である。いくつかの実施形態では、受信デバイス１２０は、１つ又は複数の処理装置２５０（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサなど）と、１つ又は複数のアンテナ２５２と、１つ又は複数の通信コンポーネント２５４と、メモリ２５５と、電力捕獲回路２５６と、これらのコンポーネント（チップセットと呼ばれることがある）を相互接続するための１つ又は複数の通信バス２５１とを含む。いくつかの実施形態では、受信デバイス１２０は、１つ又は複数のセンサ２５８を含む。いくつかの実施形態では、受信デバイス１２０は、電力捕獲回路２５６を介して捕獲されたエネルギーを蓄積するためのエネルギー蓄積デバイス２６０を含む。様々な実施形態では、エネルギー蓄積デバイス２６０は、１つ又は複数のバッテリ、１つ又は複数のキャパシタ、１つ又は複数のインダクタなどを含む。１つ又は複数の処理装置２５０は、本明細書では「プロセッサ」又は「コントローラ」と呼ばれることがある。受信器１２０は、接続（例えば、バス）２６１を介して電子デバイス１２２の内部又は外部に接続され得る。受信器１２０と電子デバイス１２２との組み合わせは、本明細書では「ワイヤレス電力受信デバイス」と呼ばれることがある。
【０１１７】
[00171]  いくつかの実施形態では、電力捕獲回路２５６は、１つ又は複数の整流回路及び／又は１つ又は複数の電力変換装置を含む。いくつかの実施形態では、電力捕獲回路２５６は、電磁波からのエネルギーを電気エネルギー（例えば、電気）に変換するように構成された１つ又は複数のコンポーネント（例えば、電力変換装置）を含む。いくつかの実施形態では、電力捕獲回路２５６は、ラップトップ又は電話機など、結合されている電子デバイス１２２に電力を供給するようにさらに構成されている。いくつかの実施形態では、結合されている電子デバイス１１２に電力を供給することは、電気エネルギーをＡＣ方式から（例えば、電子デバイス１２２によって使用可能な）ＤＣ方式に変えることを含む。
【０１１８】
[00172]  いくつかの実施形態では、受信デバイス１２０は、１つ又は複数の表示灯、サウンドカード、スピーカ、テキスト形式の情報及びエラーコードを表示するための小型表示装置等（いくつかの実施形態では、受信デバイス１２０は、関連付けされた電子デバイスの出力デバイスで表示するための情報を送る）といった１つ又は複数の出力デバイスを含む。いくつかの実施形態では、受信デバイス１２０は、ＧＰＳ（地球投影位置決定衛星）又は他の地理的位置受信器など、受信デバイス１２０の位置を判定するための位置検出デバイスを含む。
【０１１９】
[00173]  様々な実施形態では、１つ又は複数のセンサ２５８は、１つ又は複数の熱放射センサ、周囲温度センサ、湿度センサ、ＩＲセンサ、人感センサ（例えば、ＲＦＩＤセンサ）、周囲光センサ、動作検出器、加速度計及び／又はジャイロスコープを含む。
【０１２０】
[00174]  任意選択的な通信コンポーネント２５４により、受信器１２０と他のデバイス及びネットワークとの間の通信が可能になる。いくつかの実施形態では、通信コンポーネント２５４は、例えば、様々なカスタム又は標準的なワイヤレスプロトコル（例えば、IEEE802.15.4、Wi-Fi、ZigBee、6LoWPAN、Thread、Z-Wave、Bluetooth Smart、ISA100.11a、WirelessHART、MiWi等）、カスタム又は標準的な有線プロトコル（例えば、Ethernet、HomePlug等）のいずれか及び／又は本出願の出願日時点で依然として開発されていない通信プロトコルを含む任意の他の適切な通信プロトコルを使用してデータ通信が可能なハードウェアを含む。いくつかの実施形態では、受信器１２０は、受信器１２０が結合されている電子デバイス１２２の内蔵の通信コンポーネント（例えば、Bluetooth無線）を利用することができ、したがって、これらの実施形態では、受信器１２０は、それ自体の通信コンポーネントを含んでいなくてもよい。
【０１２１】
[00175]  メモリ２５５は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ  ＳＲＡＭ又は他のランダムアクセスソリッドステートメモリデバイスなどの高速ランダムアクセスメモリを含み、任意選択的に１つ若しくは複数の磁気ディスク記憶装置デバイス、１つ若しくは複数の光ディスク記憶装置デバイス、１つ若しくは複数のフラッシュメモリデバイス又は１つ若しくは複数の他の不揮発性ソリッドステートメモリデバイスなどの不揮発性メモリを含む。メモリ２５５又は代替としてメモリ２５５内の不揮発性メモリは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む。いくつかの実施形態では、メモリ２５５又はメモリ２５５の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、以下のプログラム、モジュール及びデータ構造又はそれらのサブセット若しくはスーパーセットを格納する。
・様々な基本システムサービスを取り扱い、ハードウェア依存タスクを行うための手順を含む動作ロジック２６２、
・通信コンポーネント２５４と協働して、リモートデバイス（例えば、リモートセンサ、送信器、受信器、サーバ、電子デバイス、マッピングメモリ等）に結合するための、及び／又はリモートデバイスと通信するための通信モジュール２６３、
・（例えば、センサ２５８と協働して）センサデータを取得及び処理して、例えば受信器１２０、送信器１０２又は受信器１２０の近傍の対象物の存在、速度及び／又は位置取りを判定するためのセンサモジュール２６４、
・（例えば、アンテナ２５２及び／又は電力捕獲回路２５６と協働して）電磁波を受信し、任意選択的に（例えば、電力捕獲回路２５６と協働して）電磁波を使用可能なエネルギーに（例えば、直流に）変換し、エネルギーを結合された電子デバイス（例えば、電子デバイス１２２）に転送し、及び任意選択的に（例えば、エネルギー蓄積デバイス２６０と協働して）エネルギーを格納するための電力受信モジュール２６６、
・電磁波から抽出されたエネルギーに基づいて、受信器１２０よって受信された使用可能な電力の量を（電力受信モジュール２６６の動作と協働して）判定するための使用可能電力判定モジュール２６８、及び
・限定ではないが、
〇１つ又は複数のセンサ（例えば、センサ２５８及び／又は１つ若しくは複数のリモートセンサ）によって受信、検出及び／又は送信されたデータを格納及び管理するためのセンサ情報２７２、
〇受信器１２０、結合された電子デバイス（例えば、電子デバイス１２２）及び／又は１つ又は複数のリモートデバイスの動作上の設定を格納するためのデバイス設定２７４、及び
〇１つ又は複数のプロトコル（例えば、カスタム又はZigBee、Z-Wave等といった標準的なワイヤレスプロトコル及び／又はカスタム或いはEthernetなどの標準的な有線プロトコル）のプロトコル情報を格納及び管理するための通信プロトコル情報２７６を含むデータベース２７０。
【０１２２】
[00176]  いくつかの実施形態では、使用可能電力受信モジュール２６８は、使用可能な電力の量を通信モジュール２６３に伝達し、この通信モジュールは、使用可能な電力の量を、（例えば、通信コンポーネント２５４と協働して）他のリモートデバイス（例えば、図２Ａの送信器１０２）に伝達する。さらに、いくつかの実施形態では、使用可能電力受信モジュール２６８は、使用可能な電力の量をデータベース２７０に伝達する（例えば、データベース２７０は、電磁波から引き出された使用可能な電力の量を格納する）。いくつかの実施形態では、使用可能電力受信モジュール２６８は、通信モジュール２６３に命令して、リモートデバイスに別個の送信（例えば、受信器１２０によって受信された第１の量の使用可能な電力を示す第１の通信信号及び受信器１２０によって受信された第２の量の使用可能な電力を示す第２の通信信号）を送信するようにする。
【０１２３】
[00177]  上記で明確にした素子（例えば、受信器１２０のメモリ２５５に格納されたモジュール）は、任意選択的に、先に言及したメモリデバイスの１つ又は複数に格納され、上述した機能を行うための命令のセットにそれぞれ対応する。上記で明確にしたモジュール又はプログラム（例えば、命令のセット）は、必ずしも別々のソフトウェアプログラム、手順又はモジュールとして実装しなくてもよいため、様々な実施形態では、これらのモジュールの様々なサブセットは、任意選択的に、組み合せ又はそれ以外の方法で配列し直すことができる。いくつかの実施形態では、メモリ２５５は、任意選択的に、上記で明確にしたモジュール及びデータ構造のサブセットを格納する。さらに、メモリ２５５は、任意選択的に、上述されていない追加のモジュール及びデータ構造を格納する。
【０１２４】
セクションＢ：垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナ群を有するアンテナアレイの例を含むアンテナアレイ構成例
[00178]  図３Ａは、いくつかの実施形態による、垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナ３０２、３０４の２個組３００の例を図示する。示されているように、アンテナの２個組３００は、第１のアンテナ３０２と、アンテナの２個組３００の動作周波数（ｆ）及び関連する波長（λ）に対して決定された距離（Ｄ）だけ間隔を置いて配置された第２のアンテナ３０４とを含む。第１のアンテナ３０２と第２のアンテナ３０４との間の距離は、およそ１／３０λ（又はそれ未満）〜λ／２の範囲であり得る。特定の実施形態では、この範囲は、１／５０λ〜λ／２など、広くすることもできるか、又は１／１０λ〜λ／２など、狭くすることもできる。アンテナの２個組３００は、複数のアンテナの２個組（例えば、図７Ａの２個組７０２及び７０４）を含むアンテナアレイ（例えば、図１のアンテナアレイ１１０）の一部であり得る。図３Ａには示されていないが、アンテナの２個組３００は、金属反射体に位置決めされている場合がある（これは、以下でより詳細に論述するように、アンテナ３０２、３０４のそれぞれの偏波及び／又は放射パターンを改変するものではない）。
【０１２５】
[00179]  高密度のアンテナアレイは、通常、近隣のアンテナ素子間で望ましくない相互結合があり、これによりアンテナアレイの放射効率及びそのビーム形成能力が制限される（この問題は、アンテナ素子を互いに近接して配置し、アンテナ素子を小型化すると、特に切実になる）。「相互結合」とは、近くにある別のアンテナが放射しているとき、あるアンテナによって吸収されているエネルギーを指す。個々のアンテナを小型化すると、ある一定量の放射効率も犠牲にされ、したがって小型化されたアンテナの場合の相互結合効果により、個々のアンテナの放射効率がさらに下がり、小型化されたアンテナが、個々のアンテナから少なくない距離だけ離れて（例えば、１〜３フィート個々のアンテナから離れて）位置する受信器に十分なエネルギーを転送することは、不可能ではないとしても困難になる。
【０１２６】
[00180]  特定の特性（例えば、共偏波及び垂直に指向された放射パターン）を示すアンテナをペアリングすることにより、近隣のアンテナ素子間の相互結合が実質的に低減されることで、近隣のアンテナ素子間の相互結合が無視できるほどである（例えば、相互結合は、−２０ｄＢ未満に低減される場合があり、いくつかの事例では−２５ｄＢ未満に低減される場合がある）ことが発見されている。この発見に鑑みて、（これらの特定の特性を示すアンテナのペアを含む）アンテナアレイ１１０は、アレイの放射効率にさらなる影響を及ぼさずに、（例えば、互いに近接して配置されるアンテナが小さくなるように）小型化することができる。小型化されたアンテナは、本明細書で利用される主要な例であるが、その原理は、同等の共偏波及び放射パターン直交特性を有する半波長アンテナなどのより大型の共振アンテナにも当てはまる。
【０１２７】
[00181]  距離（Ｄ）の何らかの背景を明らかにするために、いくつかの実施形態では、第１のアンテナ及び第２のアンテナは、４００ＭＨｚ〜６０ＧＨｚの範囲の動作周波数を有する。一例として、第１のアンテナ及び第２のアンテナが９１５ＭＨｚで動作している（例えば、９１５ＭＨｚの周波数を有する電磁信号を放射している）場合、距離（Ｄ）がおよそ１／３０λ〜λ／２の範囲であるとき、距離（Ｄ）は、それぞれおよそ１ｃｍ〜１６ｃｍの範囲であり得る。
【０１２８】
[00182]  様々なアンテナタイプ及びアンテナの組み合わせについては、以下で詳細に論述する。さらに、「アンテナの２個組」は、複数のアンテナ群１１４−１、．．．１１４−ｎ（図１）の１つの例であり得ることがわかる。
【０１２９】
[00183]  図３Ｂ−１及び図３Ｂ−２は、いくつかの実施形態による、第１のアンテナ３０２（ポート３０６−１及び３０６−２を含み、それぞれが放射素子３０３とそれぞれ結合されている）と、第２のアンテナ３０４（放射素子３０５と結合されたポート３０６−３を含む）とによって生成された放射パターンをそれぞれ図示する。図３Ｂ−１を参照すると、第１のアンテナ３０２は、例えば、第１のアンテナ３０２に送られている電磁波に応答して、（例えば、Ｘ軸と位置合わせされた）第１の方向に偏波された第１の放射パターン３１０を（例えば、図２Ａの電力増幅器２１６の１つ又は複数を介して）生成するように構成されている。示されているように、第１の放射パターン３１０は、Ｚ軸及びＸ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＹ軸に沿った放射は、ゼロである）、全体的にトーラス形状を形成している。次に、図３Ｂ−２を参照すると、第２のアンテナ３０４は、例えば、第２のアンテナ３０４に送られている電磁波に応答して、やはり第１の方向に偏波された第２の放射パターン３１２を生成するように構成されている。このように、第１のアンテナ３０２及び第２のアンテナ３０４は、両方とも第１の方向に偏波（例えば、両方ともＸ軸と位置合わせ）されているため、２つのアンテナは、「共偏波された」と言われる。例えば、アンテナが回転（例えば、９０度回転）する場合、放射パターンの指向性が変化し得ることがわかる。そのため、第１のアンテナ３０２及び第２のアンテナ３０４の互いに対する指向性は、アンテナの放射パターンが互いに対して確実に垂直に指向されるようにそれぞれ選択されている。
【０１３０】
[00184]  さらに、第２の放射パターン３１２は、Ｚ軸及びＹ軸に沿って生成されるＥＭエネルギーのより高い濃度を有し、Ｘ軸に沿った放射がゼロである。そのため、第１の放射パターン３１０及び第２の放射パターン３１２は、両方とも全体的にトーラス形状を形成しているが、それらは、互いに対して垂直に指向されている。別の言い方をすれば、第１の放射パターン３１０及び第２の放射パターン３１２は、高濃度のＥＭエネルギーを有する共通の軸を共有（例えば、第１及び第２の放射パターン３１０／３１２の両方のメインローブ／ビームが、アンテナ３０２、３０４の上面から離隔して移動するＺ軸に沿って移動）し、それぞれが１つの共有軸に直交する非共有軸上でも高濃度のＥＭエネルギーを有する。それぞれの非共有軸も互いに垂直であるため、第１の放射パターン３１０及び第２の放射パターン３１２（例えば、それぞれのメインローブ／ビーム）は、少なくとも１つの軸に沿って互いに対して垂直に指向されていると言われる。
【０１３１】
[00185]  このような配列では、第１のアンテナ３０４は、そのＹ軸に沿ってゼロの放射をもたらす。この方向は、第２のアンテナ３０４の最大放射の方向である。したがって、隣接するアンテナのペアは、通信せず、例えば第２のアンテナ３０４が送信器であると見なされる場合、第１のアンテナ３０２は、第２のアンテナ３０４に対して、第１のアンテナ３０２が何も受信しない（又は何らかの電磁エネルギーを受信する場合、無視できる量である）ように配列及び構成される。このため、この構成では、２つのアンテナ３０２、３０４間の相互結合は、すべて最小である。このため、第１のアンテナ３０２及び第２のアンテナ３０４は、互いに垂直な放射パターンを生成するように構成される一方、互いに平行な電界偏波も有する。
【０１３２】
[00186]  上記で論述したことは、以下のように要約することができる。第１の放射パターン３１０及び第２の放射パターン３１２は、両方とも第１の軸（例えば、Ｘ軸）に沿って偏波されている。さらに、第１の放射パターン３１０は、偏波方向に沿った平面でほぼ全方向性であり、第２の放射パターン３１２は、第１の放射パターン３１０及び偏波の方向に直交する平面でほぼ全方向性である。代わりに、互換的に、第１の放射パターン３１０は、偏波に垂直な平面でほぼ全方向性であり、第２の放射パターン３１２は、偏波と同一平面上にある平面でほぼ全方向性である。
【０１３３】
[00187]  図３Ｃは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン３２０を図示する。結果として生じる放射パターン３２０は、第１のアンテナ３０２及び第２のアンテナ３０４がともに放射しているときに生成される。示されているように、結果として生じる放射パターン３２０は、全体的にトーラス形状ではなく、球形状を有する。さらに、結果として生じる放射パターン３２０は、（例えば、Ｘ軸と位置合わせされた）第１の方向に偏波され、その放射の大部分が順方向に（例えば、Ｚ軸に沿って）集中され、逆方向の放射は、ごくわずかのみである。結果として生じる放射パターン３２０の合計電界ベクトルは、第１の方向における第１のアンテナ３０２及び第２のアンテナ３０４の個々の電界の大きさの総量に等しい大きさを有し、これがアンテナの２個組の高利得に寄与していることがわかる。いくつかの事例では、アンテナの２個組３００は、およそ７０％の放射効率を得ることができる。
【０１３４】
[00188]  図３Ｄは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン３２０の（図３Ｃに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図３３０を図示する。断面図３３０は、Ｘ軸（φ）に沿った利得を含み、Ｚ軸（θ）に沿った利得も含む。示されているように、Ｚ軸（θ）に沿った利得は、第１の表示マーカ点ｍ１においておよそ３．３６０５ｄＢの値を有し、第２の表示マーカ点ｍ２においておよそ−１１．７４８８の値を有し、その結果、全体的な前後電界比（例えば、図３Ｄの表示マーカ点ｍ１及びｍ２における利得間の差異）がおよそ１５．１０９３ｄＢになっている。「前後電界比」は、特定の方向、例えば、通常、最大利得の方向におけるアンテナ利得をこの特定の方向から１８０°の方向における利得と比較したものである。正の前後電界比は、特定の方向に放射されるエネルギーの方が、反対方向に放射されるエネルギーの量に比べて多いことを示す。このことを考えに入れて、およそ１５ｄＢの前後電界比は、結果として生じる放射パターン３２０で放射されたエネルギーの大部分がＺ軸（θ）に沿ってアンテナの２個組３００から離隔して移動する一方、反対方向（「逆」方向）に移動した量が無視できるものであったことを示す。この正の前後電界比は、第１のアンテナ３０２及び第２のアンテナ３０４が、反平行である逆方向に電界ベクトルを有すること（例えば、共通の軸に沿って平行であるが、その共通の軸に沿って反対方向に移動していること）に起因する可能性がある。
【０１３５】
[00189]  さらに、Ｘ軸（φ）に沿った利得は、かなり均一である（示されていないが、Ｙ軸に沿った利得もかなり均一である）。結果として生じる放射パターン３２０は、Ｘ軸及びＹ軸に沿った利得が均一であること及び送信アンテナ３０２及び３０４間に（以下で論述する）相互結合がないことにより、その球形状を実現する。
【０１３６】
[00190]  図３Ｅは、いくつかの実施形態による、第１のアンテナ３０２と第２のアンテナ３０４との間の相互結合（曲線３４２）を図示する図３４０である。いくつかの実施形態では、相互結合（すなわち「結合効果」）は、第１のアンテナ３０２及び第２のアンテナ３０４のそれぞれのポート／給電素子間で測定され、結合効果は、例えば、アンテナ３０２が電磁信号を放射しているときにアンテナ３０４によって吸収される（及びその逆）放射電磁エネルギーの量を示す。例えば、第１のアンテナ３０２は、ポート１及びポート２（図３Ａにポート３０６−１及び３０６−２として描かれている）を有し、第２のアンテナ３０４は、少なくともポート３を有する（図３Ａに部分３０６−３として描かれている）。また、この例では、図３４０の曲線３４２は、第１のアンテナ３０２のポート２と、第２のアンテナ３０４のポート３との間の結合効果が、両方のアンテナがおよそ９１５ＭＨｚで電磁波を放射しているとき、−１８ｄＢでピークに達することを図示する。いくつかの従来のアンテナアレイ設計と比較して、−１８ｄＢの結合効果は、特定の従来のアンテナアレイ設計の結合効果が０．５ｄＢであるため、非常に少なく、これは、放射効率に（アレイ内のアンテナにおける負の熱吸収効果だけでなく）、ワイヤレス電力用途の、特に非常に小型のアンテナを必要とする実装に対するこれらのアレイ設計の有効性を制限するという悪影響を及ぼす。他の曲線３４３、３４４、３４５及び３４６は、ポート３及びポート３、ポート２及びポート１、ポート２及びポート２並びにポート１及びポート１のそれぞれの間の結合効果の測定値をそれぞれ示す。
【０１３７】
[00191]  図３４０のＸ軸は、アンテナ３０２、３０４の動作周波数に相当し、Ｙ軸は、デシベル（ｄＢ）で測定された電磁エネルギーの量に相当することがわかる。示されているように、結合効果は、およそ９００ＭＨｚ未満及び９３０ＭＨｚを上回り、無視できるものである。なぜなら、アンテナ３０２、３０４は、それらの周波数で電磁エネルギーを放射するように同調されていないからであり、このため、それらの周波数を有する信号で給電すると、信号がほぼ完全に反射されて戻るため、結合効果が低くなり、したがって、アンテナに入る電力の量は、無視できるものである。放射されるエネルギーの量も非常に少なく、したがってアンテナ間の結合も非常に少なくなる。重要な物理的現象がアンテナの相互整合帯域で起こり、９１５ＭＨｚ前後の動作周波数では整合が良好であるため、反射電力は、最小限に抑えられ、信号は、アンテナ内に進み、アンテナによって電力が効率的に放射されるが、結合は、−２０ｄＢ以下のレベルのままであり、これも同様に無視できるものである。これは、本発明の本物理的原理及び対応する実施形態の結果として生じる動作である。
【０１３８】
[00192]  垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナをペアリングすることによって可能な追加機能は、ビーム方向の完全な反転である。いくつかの実施形態では、２つのアンテナのいずれか１つ（しかし、両方ではない）における１８０°の電子の位相シフトは、対応する電界ベクトルの方向を反転させる（例えば、電解が建設的に加算又は減算する空間の領域を反転させる）。そのため、本明細書で論述するようなアンテナの２個組（例えば、図６Ａの２個組）を含む送信器１０２の実施形態は、高利得領域が前方（低利得領域が後方）であるか又は後方（低利得領域が前方）であるかどうかを制御することができる。これは、電子ビームの完全な反転であり、垂直放射パターンを生成する共偏波アンテナのペアリングによって示される独自の追加機能である。ビーム方向の完全な反転についても、図９Ｄ〜図９Ｅを参照して以下でより詳細に論述する。
【０１３９】
[00193]  図４Ａ〜図４Ｅを使用して、従来のアンテナを使用するアンテナアレイ内の相互結合によって引き起こされる特定の好ましくない効果を図示する。例えば、図４Ｂ−１及び図４Ｂ−２は、第１のパッチアンテナ及び第２のパッチアンテナを含むアンテナの２個組（例えば、図４Ａのそれぞれのポート４０１−２及び４０１−４を含むパッチアンテナ４００の事例）によって生成された放射パターンを図示する。示されているように、第１のパッチアンテナは、第１の方向に偏波され、Ｚ軸及びＸ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＹ軸に沿った放射は、ゼロである）、１．５８ｄＢのピーク利得を有する第１の放射パターン４１０を生成する。さらに、第２のパッチアンテナは、第１の方向に偏波され、やはりＺ軸及びＸ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＹ軸に沿った放射は、ゼロである）、１．５７ｄＢのピーク利得を有する第２の放射パターン４１２を生成する。このように、第１の放射パターン４１０及び第２の放射パターン４１２は、互いに平行に指向されている。第１の放射パターン４１０及び第２の放射パターン４１２が平行であることにより、特に互いに近接して（例えば、パッチアンテナの動作周波数の波長の１／２未満）配置されているとき、２つのパッチアンテナ間に実質的な相互結合効果を引き起こす。
【０１４０】
[00194]  図４Ｃに示されている、結果として生じる放射パターン４２０は、第１の放射パターン４１０と第２の放射パターン４１２との組み合わせである。結果として生じる放射パターン４２０は、第１の方向に偏波され、Ｚ軸及びＸ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＹ軸に沿った放射は、ゼロである）、１．９５ｄＢのピーク利得を有する全体的にトーラス形状を形成している。
【０１４１】
[00195]  図４Ｄは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン４２０の（図４Ｃに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図を図示する。断面図４３０は、Ｘ軸（φ）に沿った利得を含み、Ｚ軸（θ）に沿った利得も含む。示されているように、Ｚ軸（θ）に沿った利得は、およそ０．５ｄＢの前後電界比を有し、これは、Ｚ軸（θ）に沿って、ほぼ等しい量のエネルギーがアンテナの２個組から離隔して及びアンテナの２個組の方に向かって放射される（すなわち逆方向の放射が実質的に順方向の放射と等しい）ことを示している。結果として生じる放射パターン４２０は、上記で論述したように、全体的にトーラス形状を形成するため、この結果は、予想される。さらに、図４Ｅを参照すると、図４４０の曲線Ｓ４２は、（第１のパッチアンテナのそれぞれのポート４０１−４と、第２のパッチアンテナのそれぞれのポート４０１−２との間で測定された）第１のパッチアンテナと第２のパッチアンテナとの間の相互結合が、両方のアンテナが（アンテナのポート２とポート４との間でそれぞれ測定された）およそ９２５ＭＨｚの中心周波数で電磁波を放射しているとき、約−４ｄＢでピークに達することを図示する。−４ｄＢのような負の結合効果は、放射効率に（アレイ内のアンテナにおける負の熱吸収効果だけでなく）、ワイヤレス電力用途に対する第１のパッチアンテナ及び第２のパッチアンテナの有効性を制限するという悪影響を引き起こす可能性がある。他の曲線Ｓ２２及びＳ４４は、ポート２（例えば、第１のパッチアンテナのそれぞれのポート４０１−２）とポート２（例えば、第２のパッチアンテナのそれぞれのポート４０１−２）との間及びポート４（例えば、第１のパッチアンテナのそれぞれのポート４０１−４）とポート４（例えば、第２のパッチアンテナのそれぞれのポート４０１−４）との間の結合効果の測定値をそれぞれ示す。
【０１４２】
[00196]  したがって、図４Ｃ〜図４Ｅに示されている結果は、従来のアンテナアレイの制限を強調するものである。共偏波及び垂直の放射パターンを示すアンテナの２個組（例えば、上記で説明したアンテナの２個組３００及び本明細書の別の箇所で説明した他のアンテナの２個組）は、図４Ｃ〜図４Ｅを参照して説明した従来のアンテナのペアリングにより示された低い放射効率及び不十分な前後電界比を改善し、他の恩恵（例えば、ビーム方向を完全に反転できること）を実現する。
【０１４３】
[00197]  図５は、いくつかの実施形態によるアンテナの２個組５００の例を図示する。アンテナの２個組５００は、アンテナの２個組３００（図３Ａ）の一例である。換言すれば、アンテナの２個組５００は、垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナを含む。この特定の例では、第１のアンテナ５０２は、複数の給電素子５０３−１、５０３−２と、放射素子５０４（例えば、金属パッチ）とを含むパッチアンテナ４００（図４Ａ）の事例である。第１のアンテナ５０２は、図３Ｂ−１に示されている放射パターンに類似する放射パターンを生成するように構成されている（第１のアンテナ５０２は、例示及び論述を容易にするために半透明であるように図示されている）。対照的に、第２のアンテナ５１２は、少なくとも１つの給電素子／ポート５１３と、放射素子５１４−１、５１４−２とを含む、（以下で図１０Ａを参照してより詳細に説明するドロップインアンテナ１０００の第１の実施形態である）ドロップイン打ち抜きアンテナである。第２のアンテナ５１２は、図３Ｂ−２に示されている放射パターンに類似する放射パターンを生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、第１のアンテナ５０２及び第２のアンテナ５１２は、反射器５２０（例えば、金属板）に固定されている。この構成では、アンテナの２個組５００は、図３Ｃに示されている、結果として生じる放射パターン３２０に（同じではないとしても）類似する、結果として生じる放射パターンをもたらすことができる。第２のアンテナ５１２については、以下で図１０Ａ〜図１０Ｆを参照してさらに詳細に論述する。
【０１４４】
[00198]  図６Ａは、いくつかの実施形態によるアンテナの２個組６００の例を図示する。アンテナの２個組６００は、アンテナの２個組３００（図３Ａ）の一例である。換言すれば、アンテナの２個組６００は、垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナを含む。この特定の例では、第１のアンテナ６０２は、少なくとも１つのポート６０３（ポート１）と、放射素子６０４（例えば、金属パッチ）とを含む、（ドロップインアンテナの第３の実施形態であり、図１２Ａを参照してより詳細に説明する）ドロップイン同調可能パッチアンテナである（第１のアンテナ６０２は、例示及び論述を容易にするために半透明であるように図示されている）。第２のアンテナ６１２は、少なくとも１つのポート（ポート２）と、放射素子６１４−１、６１４−２とを含む、（ドロップインアンテナの第２の実施形態であり、図１１Ａを参照してより詳細に説明する）ドロップインプリントアンテナである。第１のアンテナ６０２及び第２のアンテナ６１２は、反射器６２０（例えば、金属板）に固定されているが、これは、任意選択的である。第１のアンテナ６０２及び第２のアンテナ６１２については、以下で図１２Ａ〜図１２Ｄ及び図１１Ａ〜図１１Ｃ−３をそれぞれ参照してさらに詳細に論述する。
【０１４５】
[00199]  図６Ｂ−１及び６Ｂ−２は、いくつかの実施形態による、第１のアンテナ６０２及び第２のアンテナ６１４によって生成された放射パターンをそれぞれ図示する。図６Ｂ−１を参照すると、第１のアンテナ６０２は、（例えば、Ｘ軸と位置合わせされた）第１の方向に偏波された第１の放射パターン６２０を生成するように構成されている。さらに、第１の放射パターン６２０は、Ｚ軸及びＸ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＹ軸に沿った放射は、ゼロである）、およそ０．５０５ｄＢのピーク利得を有する全体的にトーラス形状を形成している。図６Ｂ−２を参照すると、第２のアンテナ６１２は、やはり第１の方向に偏波された（すなわち第１のアンテナ６０２及び第２のアンテナ６１２が共偏波された）第２の放射パターン６２２を生成するように構成されている。さらに、第２の放射パターン６２２は、Ｚ軸及びＹ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＸ軸に沿った放射は、ゼロである）、およそ０．２４７ｄＢのピーク利得を有する全体的にトーラス形状を形成している。このように、第１の放射パターン６２０及び第２の放射パターン６２２は、両方とも全体的にトーラス形状を形成しているが、それらは、互いに対して垂直に指向されている。
【０１４６】
[00200]  図６Ｃは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン６３０を図示する。結果として生じる放射パターン６３０は、第１のアンテナ６０２及び第２のアンテナ６１２がともに放射しているときに生成される。示されているように、結果として生じる放射パターン６３０は、全体的にトーラス形状ではなく、（例えば、図３Ｃの結果として生じる放射パターン３２０の形状に類似する）球形状を有する。さらに、結果として生じる放射パターン６３０は、（例えば、Ｘ軸と位置合わせされた）第１の方向に偏波され、３．１１ｄＢのピーク利得を有するが、これは、第１の放射パターン６２０及び第２の放射パターン６２２の個別のピーク利得並びに結果として生じる放射パターン４２０（図４Ｃ）のピーク利得よりも実質的に大きい。いくつかの事例では、アンテナの２個組６００は、およそ７０％の放射効率を実現する。
【０１４７】
[00201]  図６Ｄは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン６３０の（図６Ｃに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図６４０を図示する。断面図６４０は、Ｘ軸（φ）に沿った利得及びＺ軸（θ）に沿った利得を含む。示されるように、Ｚ軸（θ）に沿った利得は、およそ１５ｄＢの前後電界比を有する。
【０１４８】
[00202]  図６Ｅは、いくつかの実施形態による、図６Ａに描かれているアンテナの２個組の例の個々のアンテナ（例えば、アンテナ６０２、６１２）間の相互結合効果を示す図である。図６５０の曲線Ｓ２１は、第１のアンテナ６０２と第２のアンテナ６１２との間の相互結合（すなわち結合効果）は、両方のアンテナが、（アンテナ６０２のポート１（図６Ａにポート６０３として図示されている）と、アンテナ６１２のポート２（図６Ａにポート６１３として図示されている）との間で測定された）９１５ＭＨｚで電磁波を放射しているとき、−２４ｄＢでピークに達することを図示する。これにより、アンテナの２個組６００は、アンテナの２個組５００によって実現されるよりもさらに少ない結合を実現する。他の曲線Ｓ１１及びＳ２２は、ポート１とポート１との間及びポート２とポート２との間の結合効果の測定値をそれぞれ示す。
【０１４９】
[00203]  これにより、アンテナの２個組６００は、互いに対して垂直に指向された放射パターンを生成する２つのアンテナを含む一方、互いに平行な電界偏波も有する。その際、アンテナの２個組６００は、２つのアンテナ間の相互結合を無視できる量に減らすことができる一方、他の放射測定基準（例えば、アンテナの２個組の放射効率）も維持又は向上させる。
【０１５０】
[00204]  図７Ａ〜図９Ｅは、いくつかの実施形態による、図６Ａに図示されたアンテナの２個組６００を使用する様々なアンテナアレイ構成（及びこれらの様々なアンテナアレイ構成の関連する特性）を図示する。図７Ａ〜図９Ｅに図示されているアンテナは、互いに様々なサイズであり得、図７Ａ〜図９Ｅに示されているサイズの例は、限定するものではないことがわかる（例えば、各２個組の一方のアンテナは、２個組のもう一方のアンテナよりも面積が小さい）。さらに、図７Ａ〜図９Ｅでは例として、アンテナの２個組６００が使用されているが、垂直に指向された放射パターンを生成する他の共偏波アンテナとともに、本明細書に記載の様々な他のアンテナ及びアンテナの２個組（例えば、ドロップインアンテナの実施形態のいずれか）を代わりに使用することも可能であろう。
【０１５１】
[00205]  図７Ａは、いくつかの実施形態による、４個組アンテナアレイ７００の例を図示する。４個組アンテナアレイ７００は、第１のアンテナの２個組７０２と、Ｙ軸に沿って同一直線上に位置合わせされた第２のアンテナの２個組７０４とを含む（例えば、２つのアンテナの２個組は同軸である）。アンテナの２個組７０２、７０４は、基材（例えば、図６Ａの反射器６２０）上に位置決めされているが、これは、任意選択的である。いくつかの実施形態では、第１のアンテナの２個組７０２及び第２のアンテナの２個組７０４は、異なる２個組である。例えば、第１のアンテナの２個組７０２は、アンテナの２個組６００であり得る一方、第２のアンテナの２個組７０４は、アンテナの２個組５００又はアンテナの２個組の何らかの他の組み合わせであり得る。
【０１５２】
[00206]  図示されている例では、第１のアンテナの２個組７０２及び第２のアンテナの２個組７０４は、Ｘ軸に沿って互いに鏡映する（例えば、第１のアンテナの２個組７０２は、第２のアンテナの２個組７０４を鏡映する像であり、その逆でもある）。代わりに、第１のアンテナの２個組７０２及び第２のアンテナの２個組７０４は、連続的に位置決めされ得る（すなわち、各２個組は、図９Ａ−１に示されているのと同じ指向性及び配列を有する）。代わりに、いくつかの実施形態では、第１のアンテナの２個組７０２及び第２のアンテナの２個組７０４は、互いに対して回転されている（例えば、第１のアンテナの２個組７０２は、第２のアンテナの２個組７０４に対して１８０度回転されている）。第１のアンテナの２個組７０２及び第２のアンテナの２個組７０４の特定の配列は、少なくとも部分的に充電環境（例えば、ワイヤレス充電対何らかの他の用途）に基づいて選択される。したがって、特定の配列は、それぞれ異なる放射パターン及び対応する測定基準／値（例えば、利得、前後電界比、相互結合等）をもたらす。
【０１５３】
[00207]  いくつかの実施形態では、２個組間の位相シフトなしで最大のアレイ利得が得られ得るため、図１９Ａの連続的な配列が選択される。他の実施形態では、鏡映された図１９Ｂのアレイは、完全に対称的な送信器システムのために選択される場合があり、これにより鏡対称のペア間の位相シフトの対称的なセットを用いて近接場ビーム集束を実行することができる。さらに他の実施形態では、回転された図１９Ｃのアレイが選択される場合があるが、これには、回転されたペア間に特定の位相差が必要である。
【０１５４】
[00208]  さらに、第１のアンテナの２個組７０２のアンテナは、距離（Ｄ）だけ間隔を置いて配置され、また第２のアンテナの２個組７０４のアンテナは、距離（Ｄ）だけ間隔を置いて配置されている。２つの距離（Ｄ）は、同じ距離の場合もあれば、異なる距離の場合もある。いくつかの実施形態では、距離（Ｄ）は、（アンテナの２個組７０２、７０４のそれぞれの中心動作周波数に基づいて決定される）１λよりもかなり小さく、例えば、Ｄは、１／２λ〜１／３０λである場合がある。このような近接した素子間の間隔は、従来のアンテナ構造の場合（特に小型化されたアンテナ構造の場合）、現在のところ実現可能ではない。なぜなら、相互結合効果が放射効率に悪影響を及ぼし、高密度に詰め込まれたアンテナアレイでこれらの従来の２個組を使用することができなくなるからである。
【０１５５】
[00209]  素子間の間隔の距離（Ｄ）の追加の例が上記で図３Ａを参照して提供されている。第１のアンテナの２個組７０２及び第２のアンテナの２個組７０４も離隔距離（Ｓ）だけ間隔を置いて配置されている。離隔距離（Ｓ）は、距離（Ｄ１）及び／又は距離（Ｄ２）の一例（図１）であり得る。示されているように、離隔距離（Ｓ）は、素子間の間隔の距離（Ｄ）よりも大きい。しかしながら、いくつかの実施形態では、離隔距離（Ｓ）は、素子間の間隔の距離（Ｄ）以下である。概して、素子間の距離（Ｄ）は、離隔距離（Ｓ）よりも小さい。離隔距離（Ｓ）は、アンテナのセットがグループ化されて、単一の複数個一組（例えば、２個組等）を形成する、最小の許容可能な距離である。離隔距離（Ｓ）は、隣接する複数個一組を離隔させる距離であるため、通常、素子間の距離よりも大きい（例えば、小さいと、２つの複数個一組は、概して一緒にグループ化されて、単一の複数個一組になる）。
【０１５６】
[00210]  図７Ｂは、いくつかの実施形態による、第１のアンテナの２個組７０２と第２のアンテナの２個組７０４との間の相互結合を図示する図７１０である。図７１０の曲線７１１及び７１２は、第１のアンテナの２個組７０２と第２のアンテナの２個組７０４（及びその中にあるアンテナ）との間の相互結合は、２個組７０２、７０４のアンテナが、（第１のアンテナの２個組７０２のポート２（図６Ａにポート６１３として図示されている）と、ポート１（図６Ａにポート６０３として図示されている）との間及び第２のアンテナの２個組７０４のポート４（図６Ａにポート６１３として図示されている）と、ポート３（図６Ａにポート６０３として図示されている）との間で測定された）およそ９１５ＭＨｚで電磁波を放射しているとき、−２７ｄＢでピークに達することを図示する。いくつかの従来のアンテナアレイ設計と比較して、−２７ｄＢの結合効果は、図３Ｅを参照して上記で説明したように非常に少ない（本質的に無視できるものである）。他の曲線７１３、７１４、７１５及び７１６は、ポート１及びポート１、ポート２及びポート２、ポート３及びポート３並びにポート４及びポート４のそれぞれの間の結合効果の測定値をそれぞれ示す。
【０１５７】
[00211]  図８Ａは、いくつかの実施形態による４個組アンテナアレイ８００の例を図示する。図８に図示されているアンテナは、互いに様々なサイズであり得、図８Ａに示されているサイズは、限定を意味するものではないことがわかる（例えば、各２個組の一方のアンテナは、２個組のもう一方のアンテナよりも面積が小さい）。
【０１５８】
[00212]  ４個組アンテナアレイ８００は、第１のアンテナの２個組８０２と、実質的に矩形のアレイを形成する第２のアンテナの２個組８０４とを含む。アンテナの２個組８０２、８０４は、基材（例えば、図６Ａの反射器６２０）上に位置決めされているが、これは、任意選択的である。いくつかの実施形態では、第１のアンテナの２個組８０２及び第２のアンテナの２個組８０４は、異なる２個組である。例えば、第１のアンテナの２個組８０２は、アンテナの２個組６００であり得る一方、第２のアンテナの２個組８０４は、アンテナの２個組５００又はアンテナの２個組の何らかの他の組み合わせであり得る。
【０１５９】
[00213]  図示されている例では、第１のアンテナの２個組８０２の構造は、第２のアンテナの２個組８０４の構造を鏡映する（及びその逆）。さらに、第１のアンテナの２個組８０２及び第２のアンテナの２個組８０４は、図７Ａを参照して説明した４個組アレイの例として示したように、Ｙ軸に沿って同一直線上に位置合わせされているのとは対照的に、Ｘ軸に沿って互いにオフセットされている。互いの鏡映像である代わりに、第１のアンテナの２個組８０２及び第２のアンテナの２個組８０４は、同じ構造を有する場合もあれば、互いに対して回転されている場合もある。アンテナの２個組の特定の配列は、少なくとも部分的に充電環境に基づいて選択され、特定の配列は、それぞれ異なる放射パターン及び対応する測定基準／値（例えば、利得、前後電界比、相互結合等）をもたらす。
【０１６０】
[00214]  第１のアンテナの２個組８０２のアンテナは、距離（Ｄ）だけ間隔を置いて配置され、また第２のアンテナの２個組８０４のアンテナは、距離（Ｄ）だけ間隔を置いて配置されている。いくつかの実施形態では、２つの距離（Ｄ）は同じである一方、他の実施形態では、２つの距離（Ｄ）は、異なる。いくつかの実施形態では、距離（Ｄ）は、（アンテナの２個組７０２、７０４のそれぞれの中心動作周波数に基づいて決定される）１λよりもかなり小さく、例えば、Ｄは、１／２λ〜１／３０λである場合がある。このような近接した素子間の間隔は、従来のアンテナ構造の場合（特に小型化されたアンテナ構造の場合）、現在のところ実現可能ではない。なぜなら、相互結合効果が放射効率に悪影響を及ぼし、高密度に詰め込まれたアンテナアレイでこれらの従来の２個組を使用することができなくなるからである。
【０１６１】
[00215]  素子間の間隔の距離（Ｄ）の追加の例が上記で図３Ａを参照して提供されている。第１のアンテナの２個組８０２及び第２のアンテナの２個組８０４も離隔距離（Ｓ）だけ間隔を置いて配置されている。離隔距離（Ｓ）は、距離（Ｄ１）及び／又は距離（Ｄ２）の一例（図１）であり得る。いくつかの実施形態では、離隔距離（Ｓ）は、素子間の間隔の距離（Ｄ）よりも大きい一方、他の実施形態では、離隔距離（Ｓ）は、素子間の間隔の距離（Ｄ）以下である。
【０１６２】
[00216]  図８Ｂは、いくつかの実施形態による、図８Ａの４個組アレイによって生成された、結果として生じる放射パターン８１０を図示する。結果として生じる放射パターン８１０は、第１のアンテナの２個組８０２及び第２のアンテナの２個組８０４がともに放射しているときに生成される。図８Ｂに描かれているように、結果として生じる放射パターン８１０は、５．３２ｄＢのピーク利得を有する。
【０１６３】
[00217]  図８Ｃは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン８１０の（図８Ｂに示されるＸ−Ｙ平面に沿って得られる）断面図８２０を図示する。断面図８２０は、Ｘ−Ｚ平面（φ＝０）が軸の起点で始まり、その平面全体にわたって回転する一定の長さ｜Ｒ｜の位置ベクトルＲでスイープされるときのその平面上の利得を含む。その動作中、そのベクトルの先端は、Ｘ−Ｚ平面上にある半径｜Ｒ｜の円上の対応する観測点を表示する。対応する利得図は、（スイープ）観測点で認められた、Ｙ軸に沿った電界の成分から生成された利得（利得φ、φ＝０）（すなわち、赤色の曲線は、ある点まで縮小されている）及び位置ベクトルＲに垂直な電界の成分により、そのベクトルが平面をスイープするときに生成された利得（利得θ、φ＝０）である（例えば、青色の曲線）。断面図８２０は、Ｙ−Ｚ平面（φ＝９０°）が軸の起点で始まり、その平面全体にわたって回転する一定の長さ｜Ｒ｜の位置ベクトルＲでスイープされるときのその平面上の利得も含む。その動作中、そのベクトルの先端は、Ｙ−Ｚ平面上にある半径｜Ｒ｜の円上の対応する観測点を表示する。対応する利得図は、（スイープ）観測点で認められた、Ｘ軸に沿った電界の成分から生成された利得（利得φ、φ＝９０°）（例えば、緑色の曲線）及び位置ベクトルＲに垂直な電界の成分により、そのベクトルが平面をスイープするときに生成された利得（利得θ、φ＝９０°）である（例えば、紫色の曲線は、ある点までほぼ縮小されている）。断面図８２０に示されている４つの利得曲線から、（利得φ、φ＝０）及び（利得θ、φ＝９０°）は、両方とも無視できるものである（ゼロに非常に近い）。他の２つの曲線（利得θ、φ＝０）及び（利得φ、φ＝９０°）は、利得がいずれの電界成分に由来するか又は放射の偏波がどのようなものであるかを示す。Ｚ軸では、両方の曲線が示すように、偏波は、Ｘ方向に沿っている。さらに、これらの利得は、前後電界比が大きいことを示す（例えば、結果として生じる放射パターン８１０で放射されたエネルギーの大部分は、＋Ｚ軸に沿ってアンテナアレイ８００から離隔して移動する一方、反対方向に移動した量は、無視できるものであった）。この説明は、本明細書に含まれる他の断面図に対して参照及び適用することができるため、簡潔にするために、本明細書に含まれるそれらの他の断面図を説明するとき、重複する説明を繰り返すことはしない。
【０１６４】
[00218]  図９Ａ−１〜図９Ａ−３は、いくつかの実施形態による、８個組アンテナアレイの例を図示する。図９Ａ−１〜図９Ａ−３に図示されているアンテナは、互いに様々なサイズであり得、図９Ａ−１〜図９Ａ−３に示されているサイズは、単に例であり、限定するものではないことがわかる。さらに、８個組アンテナアレイは、４つのアンテナの２個組６００、何らかの他のアンテナの２個組又はアンテナの２個組の様々な組み合わせを含む場合がある。
【０１６５】
[00219]  図９Ａ−１〜図９Ａ−３に示されている８個組アレイは、全長（Ｌ）を有する。いくつかの実施形態では、全長（Ｌ）は、およそ２λである（個々のそれぞれの８個組アレイの中心動作周波数に対して決定される。例えば、約９００ＭＨｚの中心動作周波数を有する８個組アレイの例の場合、長さ７５０ｍｍ）。一方、他のいくつかの実施形態では、全長（Ｌ）は、実質的に短くなっている（例えば、約９００ＭＨｚの中心動作周波数を有する８個組アレイの場合、１．５λ、１λ又はさらに短く、３００ｍｍ〜５００ｍｍなどである）。
【０１６６】
[00220]  図９Ａ−１〜図９Ａ−３に示されている８個組アレイは、各アンテナの２個組間の中心間離隔差（Ｄｉｆｆ）も有する。いくつかの実施形態では、各アンテナの２個組間のＤｉｆｆ．は、同じである一方、他の実施形態では、最後の１つでＤｉｆｆ．は同じではない。例えば、図９Ａ−１の８個組の第１の２個組と第２の２個組との間のＤｉｆｆ．は、およそ１λであり得る（例えば、約９００ＭＨｚの中心動作周波数を有する８個組の例の場合、およそ３３０ｍｍ）一方、図９Ａ−１の８個組の第２の２個組と第３の２個組との間のＤｉｆｆ．は、およそ２／３λであり得る（例えば、約９００ＭＨｚの中心動作周波数を有する８個組の例の場合、およそ２２０ｍｍ）。
【０１６７】
[00221]  いくつかの実施形態では、中心間離隔差（Ｄｉｆｆ）は、１λ未満又はさらに３／４λ未満（例えば、約９００ＭＨｚの中心動作周波数を有する８個組の例では、個々のそれぞれの２個組間のＤｉｆｆ．は、およそ２００ｍｍ）である一方、いくつかの他の実施形態では、中心間離隔差（Ｄｉｆｆ）は、実質的に小さくなる（例えば、９００ＭＨｚ又は何らかの他の範囲の中心動作周波数を有する８個組の例の場合、１／２λ未満又はさらに小さく、１０ｍｍ〜１００ｍｍなどである）か又は大きくなる。
【０１６８】
[00222]  従来、中心間差（Ｄｉｆｆ）が減少するとき、隣接するアンテナの２個組（及びより具体的にはそこにあるアンテナ素子）間の相互結合は、放射が（近隣のアンテナ素子によって吸収されるのではなく）２個組から離隔してほとんど又は全く送信されないため、アンテナ素子が本質的に動作不能になる点まで増加する。本明細書に記載され、本発明者らによって発見された原理を実装することにより、８個組アレイ（図９Ａ−１〜図９Ａ−３に示されているような又は任意の他のアレイ）内の隣接するアンテナ素子間の相互結合は、非常に低いレベルのままであり、したがって非常に高密度に詰め込まれたアンテナアレイを構築することができる。
【０１６９】
[00223]  図９Ａ−１〜９Ａ−３の８個組アレイの例は、それぞれの８個組内のそれぞれの２個組を位置決めする様々な方法をそれぞれ図示する。連続的に分布したダブレットアレイ（図９Ａ−１）、パリティ対称に分布したダブレットアレイ（図９Ａ−２）、回転対称に分布したダブレットアレイ（図９Ａ−３）を含めた様々な位置決めの配列が可能である。いくつかの実施形態では、図９Ａ−１〜図９Ａ−３の８個組アレイは、「均一に分布する」（すなわち、Ｄｉｆｆ．の値は、それぞれ互いに実質的に等しいことでそれぞれの２個組間の中心間距離が実質的に同じであるようになっている）。代わりに、図９Ａ−１〜図９Ａ−３の８個組アレイは、「不均一に分布する」ことが可能である（すなわち、少なくとも一方のＤｉｆｆ．値は、もう一方のＤｉｆｆ．値と等しくないことで、それぞれの２個組間の中心間距離がある点で異なるようになっている）。いくつかの実施形態では、８個組のアレイの例９００、９１０、９２０は、それぞれ基材（例えば、図６Ａの反射器６２０）上に配置されている。
【０１７０】
[00224]  図９Ｂを参照すると、結果として生じる放射パターンが図示されており、８個組アレイ９００（図９Ａ−１）の複数のアンテナの２個組が総体として、電磁エネルギーを放射しているときに生成された放射パターンを表している（すなわち、結果として生じる放射パターン９３０は、複数のアンテナの２個組のそれぞれによって生成された放射パターンの組み合わせである）。示されているように、結果として生じる放射パターン９３０は、９．１３ｄＢのピーク利得を有する。
【０１７１】
[00225]  図９Ｃは、結果として生じる放射パターン９３０の（図９Ｂに示されるＸ−Ｙ平面に沿って得られる）断面図９４０を図示する。断面図９４０に類似する断面図については、上記で図８Ｃを参照してさらに詳細に説明しているため、簡潔にするために、前記説明は、ここでは繰り返さない。
【０１７２】
[00226]  図９Ｄは、アンテナアレイ９００（図９Ａ−１）の複数のアンテナの２個組が電磁エネルギーを放射するときに形成する別の結果として生じる放射パターン９５０を図示し、図９Ｅは、結果として生じる放射パターン９５０の（図９Ｄに示されるＸ−Ｙ平面に沿って得られる）断面図９６０を図示する。図９Ｄ及び図９Ｅに示される結果は、個々のそれぞれの２個組の２つのアンテナのいずれか１つ（しかし、両方ではない）に１８０°の電子の位相シフトを適用することによって得られる。その際、放射パターン９５０は、放射パターン９３０をほぼ鏡映する像である。断面図９６０は、Ｘ軸（φ）に沿った利得及びＺ軸（θ）に沿った利得を含む。
【０１７３】
[00227]  したがって、本明細書に記載のアンテナアレイは、送信器１０２（図１）が、ここでは、高利得領域が前方（低利得領域が後方）であるか又は後方（低利得領域が前方）であるかどうかを制御可能であるという追加の利点を提供する。これは、電子ビームの完全な反転であり、垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナのペアリングによって示される独自の追加機能である。
【０１７４】
[00228]  図９Ａ−２は、基材（例えば、図６Ａの反射器６２０）上に配置された８個組アレイ９１０であって、アンテナの２個組の第１のセットが点線に対してアンテナの２個組の第２のセットを鏡映する、８個組アレイ９１０（パリティ対称なダブレットアレイ９１０とも呼ばれる）を図示する。アレイ９１０は、４個組アンテナアレイ８００（図８Ａ）の２つの事例を含み、この２つの事例では、Ｙ軸に沿って同一直線上に位置合わせされている。図９Ａ−３は、基材（例えば、図６Ａの反射器６２０）上に配置された８個組アレイ９２０であって、アンテナの２個組の第１のセットがアンテナの２個組の第２のセットに対して１８０度回転される（例えば、点線を中心に回転される）、８個組アレイ９２０（回転対称なダブレットアレイと呼ばれる）を図示する。
【０１７５】
セクションＣ：ドロップインアンテナ構造
[00229]  上記で説明したように、様々な改良されたアンテナアレイ設計が、垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナの使用を実践することによって実現される。これらの必要とされる特性を示すアンテナ構造について、ここで詳細に説明することにする。特に、これらの特性を示すアンテナ構造の５つの異なる実施形態を以下で説明する。当業者に認識されるように、上記で（及び本明細書の別の箇所で）説明したアンテナアレイは、これらのアンテナ構造の任意の２つ（例えば、第１の実施形態のドロップインアンテナの１つ及び第２の実施形態のドロップインアンテナの１つ）を選択し、これらの２つのアンテナ構造の２個組のアレイ（又は他の構成）を構築することによって設計され得る。加えて、やはり当業者に認識されるように、異なる２個組（例えば、第１の実施形態のドロップインアンテナ及び第２の実施形態のドロップインアンテナを有する第１の２個組、二重偏波アンテナを有する第２の２個組、減結合機構を有する２つの第１の実施形態のアンテナを有する第３の２個組及び第１の実施形態のドロップインアンテナと、第３の実施形態のドロップインアンテナとを有する第４の２個組）を含むアンテナアレイを構築するか、又は所望のシステム特性に適するように任意の数のこれらの２個組を用いて設計することもできる。
【０１７６】
[00230]  「ドロップインアンテナ」という用語は、その放射特性（放射パターンの偏波及び指向性）が、アンテナ構造のいずれの寸法よりもはるかに大きい長軸を有する大型の金属構造物（例えば、長方形状の金属反射器）の存在によって影響されないままであるように設計されたアンテナ構造を指す。通常、アンテナがこのような反射器に位置決めされる場合、アンテナは、その偏波が反射器の長軸と位置合わせされる。そのため、以下で説明するドロップインアンテナは、従来のように作用しない。例えば、ドロップインアンテナ構造と呼ばれ得るアンテナ構造の例は、所与の偏波及び所与の指向性の放射パターンを有する場合があり、このアンテナ構造の例は、その構造が大型の金属構造物の上に配置された場合、これらの同じ所与の放射特性を示す。
【０１７７】
セクションＣ．１：ドロップインアンテナの第１の実施形態
[00231]  図１０Ａ〜図１０Ｃは、ドロップインアンテナ１０００の第１の実施形態を示す様々な図を示す。第１の実施形態のドロップインアンテナ１０００は、アンテナ１０００のアンテナ素子が打ち抜きされた金属から作られているため、「打ち抜きアンテナ」と呼ばれる場合がある。図１０Ａに示されているように、アンテナ１０００は、基材１００２（例えば、プリント回路基板）と、第１の放射アンテナ素子１００４と、第２の放射アンテナ素子１００６と、第３の放射アンテナ素子１００８と、タブ１０１０−Ａ、１０１０−Ｂ（本明細書では「折り返し」及び「同調スタブ」とも呼ばれる）と、第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４（本明細書ではいくつかの実施形態においてで「給電素子」とも呼ばれる）と、キャパシタ１０１６とを含む。放射アンテナ素子は、本明細書では単に「放射素子」又は「放射器」と呼ばれる場合もある。
【０１７８】
[00232]  基材１００２は、両方とも長さがおよそ０．２λ未満である少なくとも第１の直交する辺（例えば、縁部）及び第２の直交する辺を有する。例えば、図１０Ｂを参照すると、基材１０００２の高さ（Ｈ）及び幅（Ｗ）は、長さがおよそ０．１５λ未満であり得る。何らかの背景を明らかにするために、アンテナ１０００は、用途に応じて、４００ＭＨｚ（λ＝０．７５メートル）〜６０ＧＨｚ（λ＝０．００５メートル）の１つ又は複数の範囲の周波数で動作するように構成され得る。そのため、アンテナ１０００がおよそ９００ＭＨｚの周波数で動作しているとき、高さ（Ｈ）及び幅（Ｗ）は、５０ミリメートル以下である。さらに、基材１００２の形状に応じて、高さ（Ｈ）及び幅（Ｗ）は、同じサイズであるか又は異なるサイズであり得る。
【０１７９】
[00233]  第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４は、基材１００２の上面に実質的に垂直である。さらに、第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４は、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６にそれぞれ接続されてそれらを支持する（例えば、基材は、第１の半分及び第２の半分を含み、第１のピン１０１２は、基材の第１の半分に位置決めされ、第２のピン１０１４は、基材の第２の半分に位置決めされている）。いくつかの実施形態では、第１のピン１０１２は、第１のアンテナ素子１００４に電磁信号を供給するように構成され、第２のピン１０１４は、アンテナ１０００の接地としての役割を果たすように構成されている。例えば、基材１００２は、第２のピン１０１４に接続された金属部分（すなわち接地部分）を含む場合がある。金属部分は、その第２のピン１０１４との接続を通してアンテナ１０００を接地する役割を果たすことができ、基材１００２は、開口部１０２４（拡大図１０２０に示されている）を含む場合もあり、この開口部１０２４は、第１のピン１０１２を受け入れ、収容するようなサイズになっている（すなわち、開口部は、基材１００２の金属部分から第１のピン１０１２を絶縁する）。このような実施形態では、第１のピン１０１２は、電磁信号を生成する送信回路１０２２（拡大図１０２０に示されている）に接続されている。第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４がこのように配列されている場合、アンテナ１０００は、折り返しモノポールアンテナとして動作するように構成され得る。送信回路１０２２は、電力増幅器２１６及び給電回路２１８の１つ又は複数に結合されている。
【０１８０】
[00234]  代わりに、いくつかの実施形態では、第１のピン１０１２は、第１のアンテナ素子１００４に電磁信号を供給するように構成され、第２のピン１０１４は、第２のアンテナ素子１００６に電磁信号を供給するように構成されている（例えば、第１のピン１０１２は、基材１００２の第１の信号パッド（例えば、送信回路１０２２）に結合され、第２のピン１０１４は、基材１００２の第２の信号パッド（例えば、送信回路１０２２）に結合されている）。このような実施形態では、第１のピン１０１２と第２のピン１０１４との間に電圧差動がもたらされる。例えば、第１のピン１０１２は、第２のピン１０１４に比べて高い電力レベル又はその逆で電磁信号を提供するように構成され得る。第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４がこのように配列されている場合、アンテナ１０００は、折り返しループアンテナとして動作するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１のアンテナ素子１００４は、基材１００２の第１の半分に位置決めされ、第２のアンテナ素子１００６は、基材１００２の第２の半分に位置決めされている。
【０１８１】
[00235]  上記で言及したように、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４にそれぞれ結合されている。図示されている例では、アンテナ素子１００４、１００６及びピン１０１２、１０１４は、端と端とが結合されている。しかしながら、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、アンテナ素子１００４、１００６の長さに沿った様々な位置でピン１０１２、１０１４に結合されている場合がある。さらに、いくつかの実施形態では、アンテナ素子１００４、１００６は、いずれも基材１００２からオフセットされている（例えば、図１０Ｃのオフセット距離（Ｄ１））。このような配列では、基材１００２は、第１の平面（例えば、第１の水平面：底面）を規定し、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、第１の平面からオフセットされた第２の平面（例えば、第２の水平面：中間面）を規定する。このような実施形態では、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、同一平面上にある（例えば、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、同じ距離だけ基材１００２からオフセットされている）。しかしながら、いくつかの実施形態では、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、異なる距離だけ基材１００２からオフセットされている。
【０１８２】
[00236]  第１のアンテナ素子１００４は、第１の蛇行したパターンをなぞり、第２のアンテナ素子１００６は、第２の蛇行したパターンをなぞる。いくつかの実施形態では、第１の蛇行したパターン及び第２の蛇行したパターンは同じである一方、他の実施形態では、それらは、異なる。パターンが同じである実施形態では、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、互いの鏡映像（例えば、対称的な素子）である。第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、総体として「下側アンテナ素子」と呼ばれることがある。様々な蛇行したパターンを使用することができ、図示されているパターンは、単なる１組の例である。
【０１８３】
[00237]  第３のアンテナ素子１００８は、基材１００２からオフセットされている（例えば、図１０Ｃのオフセット距離（Ｄ２））。第３のアンテナ素子１００８は、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６によって規定された第２の平面からオフセットされた第３の平面（例えば、第３の水平面：上面）を規定する。第３のアンテナ素子１００８は、第３の蛇行したパターンをなぞる。いくつかの実施形態では、第３のアンテナ素子１００８の第３の蛇行したパターンは、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６によってなぞられる蛇行したパターンの組み合わせを鏡映する。代わりに、いくつかの実施形態では、第３の蛇行したパターンは、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６によってなぞられる蛇行したパターンと異なる。第３のアンテナ素子は、「上側アンテナ素子」と呼ばれることがある。
【０１８４】
[00238]  第１のアンテナ素子１００４、第２のアンテナ素子１００６及び第３のアンテナ素子１００８は、それぞれ（上記で論述したように）蛇行したパターンをなぞるが、これは、主としてアンテナ１０００の全体的なサイズを縮小するために用いられる。蛇行したパターンを用いることにより、アンテナ素子１００４、１００６、１００８は、基材１００２の境界（すなわち周縁）内に位置決めすることができる。例えば、図１０Ｂを参照すると、図示されているアンテナ素子の最大寸法（Ｌ１）は、基材１００２の高さ（Ｈ）（及びいくつかの実施形態では幅（Ｗ））よりも小さい。蛇行している、アンテナ素子の幅及び上側アンテナ素子−下側アンテナ素子間の離隔を調節して、他の周波数での性能又は基材使用時の性能を最適化することが可能であることがわかる。
【０１８５】
[00239]  いくつかの実施形態では、第１のアンテナ素子１００４、第２のアンテナ素子１００６及び第３のアンテナ素子１００８は、それぞれ複数のセグメントを含む。いくつかの実施形態では、複数のセグメントは、境界を接するセグメントである一方、他の実施形態では、セグメントは、連続的なセグメントである。
【０１８６】
[00240]  タブ１０１０−Ａ、１０１０−Ｂは、第３のアンテナ素子１００８を第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６と接続している。加えて、タブ１０１０−Ａ、１０１０−Ｂは、アンテナ１０００の動作周波数を調節するように構成され得る。例えば、図１０Ｂを参照すると、Ｌ４の大きさを大きくする（又は小さくする）ことで、アンテナ１０００の動作周波数を調節する。そのため、アンテナ１０００の製造中、アンテナ１０００は、アンテナ１０００に様々なタブ１０１０−Ａ、１０１０−Ｂを取り付け、アンテナ１０００の動作周波数を測定することによって較正することができる。
【０１８７】
[00241]  キャパシタ１０１６は、基材１００２上に設けられ、１つ又は複数の、第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４に結合されている。キャパシタ１０１６は、アンテナ１０００のインピーダンス整合を容易にするように構成されている。その際、キャパシタ１０１６は、アンテナ１０００が確実に効率的な方法で電磁信号を放射するようにする。いくつかの実施形態では、キャパシタ１０１６は、交差指型キャパシタである。このような実施形態では、拡大図１０２０に示されているように、キャパシタ１０１６は、２つの櫛形状電極１０１６−Ａ及び１０１６−Ｂの電極パターンを有する。
【０１８８】
[00242]  いくつかの実施形態では、アンテナは、（ｉ）第１の放射素子１００４及び第３の放射素子１００８と、（ｉｉ）第２の放射素子１００６及び第３の放射素子１００８との間に周期的に設けられた誘電性支持材を含む。さらに、いくつかの実施形態では、アンテナは、第１の放射素子１００４及び第２の放射素子１００６と、基材１００２との間に周期的に設けられた追加の誘電性支持材を含む。本明細書で説明した様々な他のアンテナは、類似する誘電性支持材の配列を含むことができる。
【０１８９】
[00243]  図１０Ｂは、いくつかの実施形態によるアンテナ１０００の上面図である。この例では、第３のアンテナ１００８は、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６によってなぞられる蛇行したパターンの組み合わせを鏡映する。その結果、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、描かれている図１０Ｂの上面図では見えない。しかしながら、上記で論述したように、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、第３のアンテナ素子１００８の蛇行したパターンと異なる蛇行したパターンを有する場合がある。このような場合、第１のアンテナ素子１００４及び／又は第２のアンテナ素子１００６は、上面図で見える。
【０１９０】
[00244]  上記で論述したように、基材１０００２の高さ（Ｈ）及び幅（Ｗ）は、長さがおよそ０．２λ未満であり得る。いくつかの実施形態では、基材１００２の高さ（Ｈ）及び幅（Ｗ）の寸法は、およそ０．０５λ〜０．２λの範囲であり得る。ただし、他の範囲も可能である。さらに、アンテナ素子１００８の物理的な寸法は、限定ではないが、長さ（Ｌ１）のアンテナ素子１００８、長さ（Ｌ２）のアンテナ素子１００８及び長さ（Ｌ３）のアンテナ素子１００８を含む。いくつかの実施形態では、それぞれの物理的寸法ごとの値は、アンテナ素子によって放射されることになる電磁信号の波長（λ）及び中心動作周波数に従って定義される。例えば、アンテナ１０００は、用途に応じて、４００ＭＨｚ（λ＝０．７５メートル）〜６０ＧＨｚ（λ＝０．００５メートル）の１つ又は複数の範囲の周波数で電磁信号の送信を引き起こす寸法にすることができる。そのため、アンテナ１０００がおよそ９００ＭＨｚの中心周波数で動作しているとき、長さ（Ｌ１）は、およそ４４．８ｍｍであり、長さ（Ｌ２）は、およそ４．５ｍｍであり、長さ（Ｌ３）は、およそ１８．３６ｍｍである。当業者は、上記の寸法が単なる一例にすぎないことを認識するであろう。状況に応じて、様々な他の寸法が可能である。
【０１９１】
[00245]  図１０Ｃは、いくつかの実施形態によるアンテナ１０００の側面図である。この例では、第１のアンテナ１００４及び第２のアンテナ１００６は、同一平面上にある。その結果、第２のアンテナ素子１００６は、描かれている側面図では見えない。しかしながら、上記で論述したように、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、少なくともいくつかの実施形態では同一平面上にない場合がある。このような場合、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６は、側面図で見える。上記からの例を用いると、アンテナ１０００がおよそ９００ＭＨｚの中心周波数で動作しているとき、オフセット距離（Ｄ１）は、およそ５．４４ｍｍであり、オフセット距離（Ｄ２）は、およそ８．１ｍｍである。当業者は、上記の寸法が単なる一例にすぎないことを認識するであろう。状況に応じて、様々な他の寸法が可能である。
【０１９２】
[00246]  図１０Ｄは、いくつかの実施形態による、アンテナ１０００によって生成された放射パターン１０３０を図示する。アンテナ１０００は、例えば、送信回路１０２２（図１０Ａ）を通してアンテナ１０００に送給されている電磁波に応答して、（例えば、Ｙ軸に沿った）第１の方向に偏波された放射パターン１０３０を生成するように構成されている。この例では、放射パターン１０３０は、Ｚ軸及びＸ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＹ軸に沿った放射は、ゼロである）、およそ１．４１デシベル（ｄＢ）のピーク利得を有する全体的にトーラス形状を形成している。
【０１９３】
[00247]  図１０Ｅは、放射パターン１０３０の（図１０Ｄに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図１０４０を図示する。図１０Ｆは、放射パターン１０３０の（図１０Ｄに示されるＹ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図を図示する。両方の断面図に示されているように、アンテナ１０００は、実質的に均一な放射パターンをもたらす。放射パターンの断面図は、上記で図３Ｄ及び図６Ｄを参照してさらに詳細に論述している。
【０１９４】
セクションＣ．２：ドロップインアンテナの第２の実施形態
[00248]  図１１Ａ〜図１１Ｂは、ドロップインアンテナ１１００の第２の実施形態を示す様々な図を図示する。アンテナ１１００は、第２のアンテナ６１２（図６Ａ）に置き換えられ得る。アンテナ１１００は、アンテナ１０００（図１０Ａ）のプリント版であり、したがって、簡潔にするために、アンテナ１０００、１１００に共通の特徴は、必要に応じて、以下では簡略化して説明する。さらに、１１００の寸法は、特に指定のない限り、アンテナ１０００に関して、上記で論述した寸法よりも（例えば、アンテナがプリントされている材料の逆屈折率に等しい尺度比によって）小さいことができる。
【０１９５】
[00249]  アンテナ１１００のアンテナ素子が少なくとも部分的にプリントされている場合があるため、アンテナ１１００は、プリントアンテナ１１００と呼ばれる場合がある。図１１Ａに示されているように、アンテナ１１００は、第１の基材１１０２（例えば、プリント回路基板）と、第２の基材１１０３（例えば、プリント回路基板）と、第１のアンテナ素子１１０４と、第２のアンテナ素子１１０６と、第３のアンテナ素子１１０８と、ビア１１１０−Ａ、１１１０−Ｂと、第１のピン１１１２及び第２のピン１１１４と、キャパシタ１１１６とを含む。さらに、いくつかの実施形態では、アンテナ１１００は、第１の同調素子１１２０、１１２２及び／又は第２の同調素子１１２２、１１２４を含む。
【０１９６】
[00250]  第１の基材１１０２は、基材１００２の一例であり得る。第２の基材１１０３は、第１の基材１１０２からオフセットされているが、それは、対向する第１の表面及び第２の表面を含む。図１１Ｂに示されているように、第２の基材１１０３は、距離（Ｄ）だけ第１の基材１１０２からオフセットされている。いくつかの実施形態では、第１の基材１１０２及び第２の基材１１０３は、同じである一方、他の実施形態では、それらは、ある点で異なる。第２の基材１１０３は、論述及び例示を容易にするために（例えば、第２の基材１１０３の第１の表面に取り付けられているキャパシタ１１１６を示すために）、図１１Ａでは半透明であることがわかる。
【０１９７】
[00251]  第２の基材１１０３は、第１のアンテナ素子１１０４、第２のアンテナ素子１１０６及び第３のアンテナ素子１１０８を受け入れるように構成されている。図示されている実施形態では、第１のアンテナ素子１１０４は、第２の基材１１０３の第１の表面上に付着し（例えば、プリントされ）、第２のアンテナ素子１１０６も第２の基材１１０３の第１の表面上に付着している。さらに、第３のアンテナ素子１１０８は、第２の基材１１０３の第２の表面上に付着している。いくつかの実施形態では、第１のアンテナ素子１１０４及び第２のアンテナ素子１１０６は、第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６に類似し、第３のアンテナ素子１１０８は、第３のアンテナ素子１００８に類似している。そのため、簡潔にするために、ここでは、アンテナ素子の重複する説明は、いずれも繰り返すことはしない。アンテナ素子１１０４、１１０６、１１０８は、第３のアンテナ素子１１０８が第１の表面に付着し、且つ第１のアンテナ素子１１０４及び第２のアンテナ素子１１０６が第２の基材１１０３の第２の表面上に付着するように切り替え得ることがわかる。さらに、いくつかの実施形態では、アンテナ素子１１０４、１００６、１１０８は、連続的な（例えば、図１０Ａに図示されているアンテナ素子に類似する）材料ピースである。代わりに、アンテナ素子１１０４、１００６、１１０８は、境界を接する（例えば、互いに端と端とが当接している）別個のセグメントであり得る。
【０１９８】
[00252]  いくつかの実施形態では、アンテナ１１００の少なくとも１つのアンテナ素子は、アンテナ１０００のアンテナ素子と異なる。例えば、図１１Ａに示されているように、第３のアンテナ素子１１０８は、複数のセグメント１１０９−Ａ、１１０９−Ｂ、１１０９−Ｃ等を含み、複数の（例えば、セグメント１１０９−Ａ、１１０９−Ｂ）セグメントのいくつかは、同調素子（例えば、同調素子１１２２）によって互いから離隔されている。示されていないが、第１のアンテナ素子１１０４及び第２のアンテナ素子１１０６は、同じ方法で付着され得る。代わりに、いくつかの他の実施形態では、アンテナ素子の１つのみが同調素子（例えば、第３のアンテナ素子１１０８）を含む。アンテナ１１００で使用される同調素子については、以下で論述する。
【０１９９】
[00253]  第１のピン１１１２及び第２のピン１１１４は、第１の基材１１０２及び第２の基材１１０３に実質的に垂直である。さらに、ピン１１１２、１１１４は、第２の基材１１０３を第２の基材１１０３上のコンポーネントと一緒に支持するように構成されている。第１のピン１１１２及び第２のピン１１１４は、第１のピン１０１２及び第２のピン１０１４（図１０Ａ）に類似している。
【０２００】
[00254]  図示されている例では、キャパシタ１１１６は、第２の基材１１０３の第１の表面に結合されている。しかしながら、キャパシタ１１１６は、第２の基材１１０３の第２の表面に取り付けられ得るか、又は第１の基材１１０２に（例えば、図１０Ａの基材１００２とキャパシタ１０１６との間の取り付けに類似させて）取り付けられ得る。キャパシタ１１１６は、キャパシタ１０１６（図１０Ａ）に類似している。
【０２０１】
[00255]  ビア１１１０−Ａ、１１１０−Ｂは、第３のアンテナ素子１００８を第１のアンテナ素子１００４及び第２のアンテナ素子１００６と接続している。ビア１１１０−Ａ、１１１０−Ｂは、第２の基材１１０３を貫通し、各ビア１１１０の各端部は、アンテナ素子１１０４、１１０６、１１０８の１つと接触している。いくつかの実施形態では、ビア１１１０を使用する代わりに、金属片（例えば、電気的トレース）が第２の基材１１０３の側面に結合され（又は表面に付着し）、この金属片は、第２の基材１１０３の対向する表面に付着したアンテナ素子を接続する。
【０２０２】
[00256]  上記で言及したように、いくつかの実施形態では、アンテナ１１００は、アンテナ１１００の動作周波数を調節するように構成された同調素子を含む。図示されている実施形態では、アンテナ１１００は、第３のアンテナ素子１１０８の第１のセグメント間に位置決めされた１つ又は複数の第１の同調素子１１２０と、第３のアンテナ素子１１０８の第２のセグメント（例えば、セグメント１１０９−Ａ及び１１０９−Ｂ）間に位置決めされた１つ又は複数の第２の同調素子１１２２とを含む。第１の同調素子１１２０及び第２の同調素子１１２２を使用して、それぞれの同調素子を第３のアンテナ素子１１０８の離隔されたセグメントに接続することにより、アンテナ１１００の動作周波数を調節し、これによりそれぞれの同調素子にわたって電気的短絡を生じさせ、第３のアンテナ素子１１０８の全長を修正することができる。
【０２０３】
[00257]  さらに、いくつかの実施形態では、アンテナ１１００は、第２の基材１１０３の縁部に沿って位置決めされた１つ又は複数の第３の同調素子１１２４と、やはり第２の基材１１０３の縁部に沿って位置決めされた１つ又は複数の第４の同調素子１１２６とを含む。第３の同調素子１１２４及び第４の同調素子１１２６を使用して、第３の同調素子及び第４の同調素子の１つ又は複数を第３のアンテナ素子１１０８に接続することにより、アンテナ１１００の動作周波数を調節することも可能である。図示されている実施形態では、第３の同調素子１１２４及び第４の同調素子１１２６は、それぞれ４つの別個の同調素子を含む。しかしながら、第３の同調素子及び第４の同調素子１１２４は、これよりも大きい（又は小さい）数の同調素子を含み得る。
【０２０４】
[00258]  図１１Ａの拡大図１１２３及び１１２５は、同調素子と、第３のアンテナ素子１１０８との間の接続を図示する。下記の論述を容易にするために、接続１１２７−Ａ〜１１２７−Ｄ及び１１２８−Ａ〜１１２８−Ｌは、電気スイッチである。スイッチは、同調素子の１つ又は複数を第３のアンテナ素子１１０８に選択的に結合する１つ又は複数のトランジスタ又はダイオードを含む場合がある。この接続であれば、はんだのような金属付着とすることも可能である。例えば、同調素子は、アンテナ素子に接続せずに製造することができ、同調素子の１つ又は複数は、接続をはんだ付けすること（又は例えばはんだ付けされた接続を除去すること）によって接続（又は例えば切断）されて、同調素子をアンテナ素子に接続する（又は例えば切断する）ことができる。いくつかの実施形態（例えば、はんだを使用する場合）では、接続１１２７−Ａ〜１１２７−Ｄ及び１１２８−Ａ〜１１２８−Ｌの１つ又は複数は、アンテナ１１００に含まれていない。
【０２０５】
[00259]  拡大図１１２３を参照すると、電気スイッチ１１２７−Ａは、第３のアンテナ素子１１０８の端部と第１の同調素子１１２４−Ａとの間に位置決めされている。残りの電気スイッチ１１２７−Ｂ、１１２７−Ｃ及び１１２７−Ｄは、残りの同調素子１１２４−Ｂ、１１２４−Ｃ及び１１２４−Ｄ間に位置決めされている。電気スイッチ１１２７は、それぞれ同調素子１１２４−Ａ〜１１２４−Ｄの１つ又は複数に切り替え可能に結合されている。いくつかの実施形態では、スイッチ１１２７−Ａ〜１１２７−Ｄは、送信器１０２（図１）のコントローラによって制御され、コントローラは、対応するスイッチ（又は複数のスイッチ）を通して同調素子１１２４−Ａ〜１１２４−Ｄの１つ又は複数を接続することにより、アンテナ１１００の動作周波数及び／又は帯域幅を調節する場合がある。例えば、アンテナ１１００は、第１の同調素子１１２４−Ａが第１のスイッチ１１２７−Ａを通して第３のアンテナ素子１１０８に接続されているとき、第１の動作周波数を有し、アンテナ１１００は、第１の同調素子１１２４−Ａ及び第２の同調素子１１２４−Ｂがそれぞれ第１のスイッチ１１２７−Ａ及び第２のスイッチ１１２７−Ｂなどを通して第３のアンテナ素子１１０８に接続されているとき、第１の動作周波数と異なる第２の動作周波数を有するなどである。示されていないが、第４の同調素子１１２６は、拡大図１１２３に示されている同じ配列を含み得る。
【０２０６】
[00260]  拡大図１１２５を参照すると、電気スイッチ１１２８−Ｇ〜１１２８−Ｌは、第３のアンテナ素子１１０８のセグメント１１０９−Ｄと、同調素子１１２０−Ａ〜１１２０−Ｆとの間に設けられている。さらに、電気スイッチ１１２８−Ａ〜１１２８−Ｆは、第３のアンテナ素子１１０８のセグメント１１０９−Ｅと、同調素子１１２０−Ａ〜１１２０−Ｆとの間に設けられている。いくつかの実施形態では、電気スイッチ１１２８は、それぞれ同調素子１１２０−Ａ〜１１２０−Ｆの１つに切り替え可能に結合されている。いくつかの実施形態では、スイッチ１１２７−Ａ〜１１２７−Ｆ及び／又は１１２７−Ｇ〜１１２７−Ｌは、送信器１０２（図１）のコントローラによって制御され、コントローラは、対応するスイッチを通して同調素子１１２４−Ａ〜１１２４−Ｅの１つをセグメント１００９−Ｄ及び１１０９−Ｅと接続することにより、アンテナ１１００の動作周波数を調節することができる。例えば、アンテナ１１００は、第１の同調素子１１２０−Ａがスイッチ１１２７−Ａ及びスイッチ１１２８−Ｇを通して第３のアンテナ素子１１０８の２つのセグメント１１０９−Ｄ、１１０９−Ｅと接続されているとき、第１の動作周波数を有し、アンテナ１１００は、第２の同調素子１１２０−Ｂがスイッチ１１２７−Ｂ及びスイッチ１１２８−Ｈを通して第３のアンテナ素子１１０８の２つのセグメント１１０９−Ｄ、１１０９−Ｅと接続されているとき、第１の動作周波数と異なる第２の動作周波数を有するなどである。示されていないが、第２の同調素子１１２２は、拡大図１１２５に示されている同じ配列を含み得る。
【０２０７】
[00261]  電気スイッチ１１２８−Ａ〜１１２８−Ｆ又は電気スイッチ１１２８−Ｇ〜１１２８−Ｌは、任意選択的であることがわかる。例えば、電気スイッチ１１２８−Ａ〜１１２８−Ｆ（又はスイッチ１１２８−Ｇ〜１１２８−Ｌ）は、はんだと置き換えられ得る。代わりに、同調素子１１２０−Ａ〜１１２０−Ｆは、第３のアンテナ素子１１０８のセグメントと一体化して形成して、これにより櫛形状のセグメントを形成し得る（例えば、セグメント１１０９−Ｄ又はセグメント１１０９−Ｅは、櫛形状を有することになる）。その際、アンテナ１１００は、単一のスイッチのセット（例えば、スイッチ１１２８−Ａ〜１１２８−Ｆ又はスイッチ１１２８−Ｇ〜１１２８−Ｌ）のみを含み、これによりアンテナ１１００の製造が簡素化される。さらに、１つのセグメントが櫛形状であれば、単一のスイッチを使用して、アンテナ１１００の動作周波数を調節することができる。
【０２０８】
[00262]  上記に鑑みて、いくつかの実施形態では、送信器１０２のコントローラは、同調素子の１つ又は複数のセット（例えば、第１の同調素子、第２の同調素子、第３の同調素子及び第４の同調素子の１つ又は複数）を使用してアンテナ１１００の動作周波数を調節することができる。このようにして、アンテナ１１００の動作周波数及び／又は帯域幅を細かく調節することができる。いくつかの実施形態では、調節のレベルは、およそ＋／−１５ＭＨｚである（ただし、範囲を大きくすること及び小さくすることが可能である）。
【０２０９】
[00263]  図１１Ｃ−１〜図１１Ｃ−３は、ドロップインアンテナが異なる周波数で動作している場合のドロップインアンテナ１１００の第２の実施形態の様々な結合図を示す。様々な動作周波数は、少なくともいくつかの実施形態では、上記で論述した同調素子を使用して得ることができる。例えば、図１１Ｃ−１を参照すると、アンテナ１１００は、およそ８５６ＭＨｚで動作するように同調されている。そのため、アンテナ１１００がおよそ８５６ＭＨｚで動作しているとき、結合効果は、最も小さくなっている。対照的に、アンテナ１１００は、図１１Ｃ−２及び図１１Ｃ−３ではおよそ８８６ＭＨｚ及び９０５ＭＨｚでそれぞれ動作するように同調されている。そのため、アンテナ１１００がそれらの動作周波数でそれぞれ動作しているとき、結合効果は、最も小さくなっている。図１１Ｃ−１〜図１１Ｃ−３に図示されている動作周波数は、単に背景を明らかにするために使用されており、アンテナ１１００は、図１１Ｃ−１〜図１１Ｃ−３に示されている周波数よりも大きい周波数及び小さい周波数で動作することができる。
【０２１０】
セクションＣ．３：ドロップインアンテナの第３の実施形態
[00264]  図１２Ａ〜図１２Ｄは、いくつかの実施形態による、ドロップインアンテナ１２００の第３の実施形態の様々な図を図示する。アンテナ１２００は、アンテナの２個組に配置されたとき、アンテナの２個組のもう一方のアンテナによって生成される放射パターンに垂直である一方でまた、もう一方のアンテナと共偏波されている放射パターンを生成するように設計されている。例えば、アンテナ１２００は、第１のアンテナ６０２（図６Ａ）の一例であり得る。
【０２１１】
[00265]  アンテナ１２００は、対向する第１の表面及び第２の表面を含む基材１２０８を含む（例えば、対向する第１の表面は、基材の最上層の上向きの表面として示されている）。基材１２０８の対向する第１の表面は、図１２Ｂ〜図１２Ｄに上面透視図により示されている。第１の表面は、端部から端部に基材１２０８を横断して延在し、１つの側縁部は、長さがおよそ０．１５λ未満である少なくとも１つの側縁部を含む（特定の場合、４つの側縁部のすべては、長さがおよそ０．１５λ未満である）。
【０２１２】
[00266]  いくつかの実施形態では、基材１２０８は、誘電性材料で構成されている。いくつかの実施形態では、基材１２０８は、単一の層（例えば、図１２Ａに示されている最上層）を含む。いくつかの実施形態では、基材１２０８は、（図１２Ａに符号で表示されているように）複数の層１２１８を含む。
【０２１３】
[00267]  アンテナ１２００は、基材１２０８の第１の表面に結合され、且つゼロでない距離だけ少なくとも１つの側縁部から離隔された放射素子１２０２をさらに含む。放射素子１２０２は、（例えば、パッチアンテナの）金属パッチであり得る。いくつかの実施形態では、放射素子１２０２は、基材１２０８に（例えば、基材の上に）結合された金属化層である。いくつかの実施形態では、放射素子１２０２（例えば、パッチ）は、基材１２０８よりも小さい（例えば、縁部の１つ又は複数の長さが短く、及び／又は面積が狭い）。
【０２１４】
[00268]  例えば、図１２Ａ〜図１２Ｄに示されているように、基材１２０８の縁部と、放射素子１２０２の縁部との間に隙たり（例えば、ゼロでない距離）がある（例えば、放射素子の少なくとも１つの縁部は、基材の縁部まで延在しない）。いくつかの実施形態では、放射素子１２０２の縁部の長さは、基材１２０８の少なくとも１つの縁部の長さよりも短い。放射素子１２０２は、基材１２０８の第１の表面上にプリントされる場合があり、基材１２０８の第２の表面は、接地平面として動作する（例えば、アンテナ１２００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上で製造される場合がある）。
【０２１５】
[00269]  いくつかの実施形態では、基材１２０８は、形状が実質的に正方形又は矩形である。いくつかの実施形態では、放射素子１２０２は、形状が実質的に正方形又は矩形である（例えば、形状には、縁部上及び／又は形状内に切欠きが含まれる場合がある）。いくつかの実施形態では、基材１２０８及び放射素子１２０２は、同じ形状を共有する（例えば、両方とも実質的に正方形状を有する）。
【０２１６】
[00270]  いくつかの実施形態では、図１２Ａに示されているように、基材１２０８は、複数の層１２１８をさらに含み、複数の層１２１８の層は、基材１２０８の第１の表面の少なくとも１つの側縁部と位置合わせされた少なくとも１つの縁部をそれぞれ有する。例えば、図１２Ａに示されているように、複数の層１２１８は、基材１２０８の第１の表面（例えば、最上方の上向きの表面）と、基材１２０８の第２の表面（例えば、最下方の下向きの表面）との間に積層されているように見える。
【０２１７】
[00271]  放射素子１２０２は、第１の切欠き１２０６及び第１の切欠き１２０６と異なる第２の切欠き１２０４を規定する。いくつかの実施形態では、第２の切欠き１２０４は、第１の切欠き１２０６の第１の形状と異なる第２の形状を有する。第２の切欠き１２０４は、単純な矩形、矩形の楕円体（例えば、第２の切欠き１２０４の長軸をなぞる長軸を有する曲線状スロット）及び様々な蛇行した形状であり得る。第２の切欠き１２０４の矩形は、半円形と置き換えることができる。
【０２１８】
[00272]  通常の矩形のストリップに比べて、第２の切欠き１２０４（「蛇行したスロット」とも呼ばれる）の曲がりくねった形状により、有効スロット長が増えて、これによりアンテナ１２００の共振周波数が低くなり、アンテナ１２００のサイズが小さくなる。第１の切欠き１２０６のサイズが大きくなると、放射素子１２０２のインピーダンス整合帯域幅が狭くなることがわかる。したがって、第１の切欠き１２０６のサイズを大きくすることと、放射素子１２０２の面積を小さくすることとの間のバランスを観察する必要がある。
【０２１９】
[00273]  いくつかの実施形態では、（図１２Ａ〜図１２Ｄに示されているように）第１の切欠き１２０６は、円形の切欠きである一方、他の実施形態では、第１の切欠きは、何らかの異なる形状（例えば、矩形、三角形等）である。第２の切欠き１２０４のサイズに関する上記の論述は、第１の切欠き１２０６にも当てはまる。例えば、第２の切欠き１２０４のサイズが大きくなると、放射素子１２０２のインピーダンス整合帯域幅が狭くなる。
【０２２０】
[00274]  図１２Ａの平面１２１９は、「仮想対称面」と呼ばれ、それは、給電ビア１２１４（以下で論述する）が平面１２１９に近接していることから、アンテナ１２００の対称面である。アンテナ１２００は、２つのアンテナ、すなわち元のアンテナと、元のアンテナの上部に近接している対称面１２１９全体にわたって反射されるアンテナとがあるかのように効果的に動作する。この対称面１２１９（仮想鏡）から得られた元のアンテナ及びその「像」は、２つの実物のアンテナが接続されているかのように動作する。この仮想鏡映の利点は、既存のアンテナがその像と共存しているかのように作動するため、実際にはアンテナがはるかに小型であることである。したがって、アンテナ１２００は、その実際のサイズの２倍であるかのように動作する。したがって、アンテナ１２００の構造は、アンテナ１２００のサイズを大幅に縮小する。
【０２２１】
[00275]  アンテナ１２００は、基材１２０８を通して（例えば、複数の層１２０８を通して）規定された給電素子１２１４（放射素子１２０２は、例示及び論述を容易にするために半透明なものとして示されている）をさらに含み、それは、放射素子１２０２を送信器１０２の送信回路（例えば、図２Ａの電力増幅器２１６及び給電回路２１８）に結合する。いくつかの実施形態では、図１２Ｄに示されているように、アンテナ１２００は、第１の表面を複数の層１２１８と結合する基材１２０８を通して規定された１つ又は複数の短絡ビア１２１６をさらに含む。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の短絡ビア１２１６は、基材１２０８の複数の層１２１８を通して接続（例えば、短絡）されて、キャビティ付きアンテナをもたらす（例えば、短絡ビア１２１６は、すべて接続させることができ、それらも、アンテナ１２００の最下部の金属層である接地に接続する）。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の短絡ビア１２１６が存在せず（又は例えば存在するが、基材を通して電気的に接続されていない）、非キャビティ付きアンテナを作り出す。キャビティ付き（示されているような短絡ビアを有する）実施形態は、短絡ビア１２１６のない実施形態よりも効率が高まり、共振周波数が低くなる（アンテナのサイズを効率的に縮小する）ことがわかる。
【０２２２】
[00276]  短絡ビア１２１６がないとき、唯一のビアは、アンテナ１２００を接地の穴に接続する金属ピンである給電素子１２１４である。電磁信号は、接地導体と、アンテナの信号端子である給電素子１２１４との間のその穴で印加されることになる。
【０２２３】
[00277]  いくつかの実施形態では、アンテナ１２００は、放射素子１２０２に切り替え可能に（又は切り替え不可能に）接続された１つ又は複数の同調素子（例えば、同調素子１２１０及び１２１２）をさらに含む。１つ又は複数の同調素子の任意のサブセット（全くなし〜全部）をいずれの時点でも放射素子１２０２に接続し得る。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子は、図１２Ｄに破線の円として表されているようなスイッチ１２２０−１及び１２２０−２を含む電気スイッチを使用して放射素子１２０２に接続されている。スイッチは、１つ又は複数の同調素子を放射素子１２０２に結合する１つ又は複数のトランジスタ又はダイオードを含む場合がある。
【０２２４】
[00278]  例えば、１つ又は複数のトランジスタを「オン」に設定して、１つ又は複数の同調素子を放射素子１２０２に接続（例えば、電気的に結合）し得る。逆に、１つ又は複数のトランジスタを「オフ」に設定して、１つ又は複数の同調素子を放射素子１２０２に接続しないようにし得る。いくつかの実施形態では、トランジスタのいくつか（例えば、全くなし〜全部）が「オン」に設定され、トランジスタのいくつか（例えば、全くなし〜全部）が「オフ」に設定され、これにより１つ又は複数の同調素子のサブセットをいずれの時点でも放射素子１２０２に接続し得る。いくつかの実施形態では、トランジスタの状態（例えば、「オン」又は「オフ」）は、アンテナ１２００から遠隔して電子デバイス（例えば、送信器１０２のコントローラ）から制御される。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子は、１つ又は複数の同調素子と放射素子１２０２との間の接続をはんだ付けすることにより、放射素子１２０２に切り替え可能に接続されている。例えば、１つ又は複数の同調素子は、放射素子に接続せずに製造することができ、１つ又は複数の同調素子は、接続をはんだ付けすること（又は例えばはんだ付けされた接続を除去すること）によって接続（又は例えば切断）されて、１つ又は複数の同調素子を放射素子に接続する（又は例えば切断する）ことができる。
【０２２５】
[00279]  １つ又は複数の同調素子は、放射素子１２０２の動作周波数及び／又は帯域幅を調節するように構成されている。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子は、アンテナの動作を管理するコントローラからの信号に基づいて放射素子の動作周波数を調節するように構成されている（例えば、コントローラにより、トランジスタを「オン」又は「オフ」にすべきかどうかを制御する）。例えば、コントローラが、第１の同調素子に結合された第１のトランジスタを「オン」にすると、第１の同調素子は、放射素子１２０２に接続される。
【０２２６】
[00280]  図１２Ｂに示されているように、いくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子１２１０−１、１２１０−２は、第１の切欠き１２０６（例えば、円形の切欠き）内に位置決めされた複数の同心円を含む。いくつかの実施形態では、複数の同心円の円は、放射素子と、同心円１２１０−１及び１２１０−２のそれぞれとの間に示されている、円形の切欠き区域１２０６によって示されているように重複しない。いくつかの実施形態では、放射素子の周波数を調節することは、複数の同心円の第１の同心円１２１０−１を放射素子１２０２に接続することを含み、及び第１の同心円を接続することは、放射素子の動作周波数を、第１の周波数から、第１の周波数よりも大きい第２の周波数に変更する（例えば、動作周波数をアップチューニングする）。いくつかの実施形態では、放射素子の動作周波数を調節することは、複数の同心円の２つ以上の同心円であって、第１の同心円を含む２つ以上の同心円を放射素子に接続することをさらに含む。例えば、第１の同心円１２１０−１及び第２の同心円１２１０−２は、スイッチ１２２０−２を使用して接続されている場合がある。２つ以上の同心円を接続することは、放射素子の動作周波数を、第２の周波数から、第２の周波数よりも大きい（例えば且つ第１の同心円を接続していることから、第１の周波数よりも大きい）第３の周波数に変更する。いくつかの実施形態では、第１の同心円１２１０は、スイッチにより、放射素子１２０２と（例えば、放射素子の切欠きの縁部に沿って）接続されている。
【０２２７】
[00281]  いくつかの実施形態では、第１の切欠き１２０６（例えば、円形の切欠き）は、第１の半径を有し、複数の同心円は、第１の半径よりも小さい第２の半径を有する、放射素子に切り替え可能に接続された第１の同心円を含む。例えば、第１の同心円（例えば、同心円１２１０−１）は、第１の切欠き１２０６よりも小さい。いくつかの実施形態では、複数の同心円は、第２の半径よりも小さい第３の半径を有する、第１の同心円に切り替え可能に接続された第２の同心円（例えば、同心円１２１０−２）をさらに含む。そのため、第２の同心円は、第１の同心円を通して放射素子１２０２に切り替え可能に接続されている（例えば、第１の同心円及び第２の同心円は、放射素子に直列に接続され得る）。いくつかの実施形態では、複数の同心円は、３つ以上の同心円を含み、後続の各円の半径が小さくなっているとともに、その近隣の円（例えば、それぞれの円の直接隣りにある円）に切り替え可能に接続されている。いくつかの実施形態では、複数の同心円は、４つの同心円を含む。いくつかの実施形態では、アンテナ１２００の動作周波数をその状態に調節することが可能である、実現し得る同調状態の数は、同心円の数に１を加えた数を含む。例えば、Ｍ（この場合のＭは、整数である）個の同心円がある場合、アンテナは、Ｍ＋１個の別個の同調状態を有する。
【０２２８】
[00282]  （上記で説明した直列接続の代替的選択肢として又はそれに加えて）いくつかの実施形態では、それぞれの円は、放射素子１２０２に個々に接続されている。例えば、第３の円は、（第３の円と放射素子１２０２との間に位置決めされた）第１の同心円及び／又は第２の同心円を接続せずに放射素子１２０２に接続され得る。
【０２２９】
[00283]  図１２Ｃに示されているように、いくつかの実施形態では、１つ又は複数の同調素子は、基材１２０８の第１の表面上に複数の矩形のセグメント１２１２を含む。いくつかの実施形態では、複数の矩形のセグメントの少なくとも１つは、図１２Ｃ及び図１２Ｄに示されているように、基材の第１の表面の少なくとも１つの縁部に沿って位置決めされている。いくつかの実施形態では、放射素子１２０２の動作周波数を調節することは、複数の矩形のセグメントの第１の矩形のセグメントを接続することを含み、及び第１の矩形のセグメントを接続することは、放射素子１２０２の動作周波数を、第１の周波数から、第１の周波数よりも小さい第２の周波数に変更する（例えば、動作周波数をダウンチューニングする）。いくつかの実施形態では、放射素子１２０２の動作周波数を調節することは、複数の矩形のセグメントの２つ以上の矩形のセグメントであって、第１の矩形のセグメントを含む２つ以上の矩形のセグメントを放射素子１２０２に接続することをさらに含む。
【０２３０】
[00284]  例えば、第１の矩形のセグメント及び第２の矩形のセグメントは、両方とも接続されている。いくつかの実施形態では、アンテナの動作周波数をその状態に調節することが可能である、実現し得る同調状態の数は、２をアンテナの矩形のセグメントの数で累乗したものを含む。例えば、Ｎ（この場合のＮは、整数である）個の矩形がある場合、アンテナは、２Ｎ個の別個の同調状態を有する。
【０２３１】
[00285]  いくつかの実施形態では、図１２Ｄに示されているように、１つ又は複数の同調素子は、第１の切欠き及び基材の第１の表面上の複数の矩形のセグメント内に位置決めされた複数の同心円の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、放射素子１２０２の動作周波数を調節することは、複数の同心円の少なくとも１つを（例えば、動作周波数をアップチューニングするために）放射素子１２０２に接続することと、複数の矩形のセグメントの少なくとも１つを（例えば、動作周波数をダウンチューニングするために）放射素子１２０２に接続することとを含む。いくつかの実施形態では、動作周波数の同調範囲は、開始動作周波数を（例えば、同調素子を接続せずに）およそ２０％（例えば、アップチューニング又はダウンチューニングのどちらかの方向に１０％）変更することを含む。これにより、アンテナ１２００の動作周波数のより柔軟な同調が可能になる。いくつかの実施形態では、動作周波数の調節量は、同心円のいくつ及び／又は矩形のセグメントのいくつが放射素子に接続されているかによって決まる。このように、同心円及び／又は矩形のセグメントの組み合わせを選択的に接続することにより、動作周波数を所望の周波数に同調させることができる。
【０２３２】
[00286]  図１２Ｅ−１及び図１２Ｅ−２は、いくつかの実施形態による同調素子１２１２の様々な構成を図示する。この特定の例では、５つの同調素子１２１２があり、示されている各構成において放射素子１２０２に接続されている同調素子１２１２は、黒く塗られている。そのため、ニュートンの二項定理から、３２の同調素子１２１２の異なる組み合わせがある（すなわち、図１２Ｅ−１及び図１２Ｅ−２は、３２の異なる構成を図示する）。同調素子１２１２の数は、当然ながら、状況に応じて変わり得るため、追加の構成（すなわち上記で論述したようにＮが同調素子の数である場合、２Ｎ個の別個の同調状態）が実現可能である。さらに、アンテナ１２００が５個の同調素子１２１０（すなわち円形の同調素子）を含むと仮定すると、合計１６０個の異なる同調構成を得ることができる。このように、アンテナ１２００の動作周波数は、同調素子１２１２（及び同調素子１２１０）を使用して細かく調節することができる。いくつかの実施形態では、調節のレベルは、およそ＋／−２０％である（ただし、範囲を大きくすること及び小さくすることが可能である）。例えば、図１２Ｆに示されているような放射素子１２０２と同調素子１２１２との間の物理的な接続は、例示を容易にするために、図１２Ｅ−１及び図１２Ｅ−２に示されていないことがわかる。実際には、図１２Ｅ−１及び図１２Ｅ−２に示されている同調素子は、放射素子１２０２に物理的に接続されている。
【０２３３】
[00287]  図１２Ｆ〜図１２Ｈは、アンテナ１２００が異なる周波数で動作しているときのアンテナ１２００の様々な結合図を図示する。様々な動作周波数は、少なくともいくつかの実施形態では、上記で論述した同調素子１２１０、１２１２を使用して得ることができる。例えば、図１２Ｆを参照すると、アンテナ１２００は、およそ８８０ＭＨｚで動作するように同調されている（例えば、同調素子１２１２は、それぞれ放射素子１２０２と結合されている）。そのため、アンテナ１２００がおよそ８８０ＭＨｚで動作しているとき、結合効果は、最も小さくなっている。対照的に、アンテナ１２００は、図１２Ｇ及び図１２Ｈでは、およそ９４０ＭＨｚ及び９５０ＭＨｚでそれぞれ動作するように同調されている。そのため、アンテナ１２００がそれらの動作周波数でそれぞれ動作しているとき、結合効果は、最も小さくなっている。図１２Ｇと図１２Ｈとの差異は、図１２Ｇのアンテナ１２００は、２つの相互接続された同調素子１２１０を含む一方、図１２Ｈのアンテナ１２００は、４つの相互接続された同調素子１２１０を含むことである。図１２Ｆ〜図１２Ｈに図示された動作周波数及び同調素子構成は、単に背景を明らかにするために使用されており、アンテナ１２００は、図１２Ｆ〜図１２Ｈに示されている周波数よりも大きい周波数及び小さい周波数で動作することができる。
【０２３４】
セクションＣ．４：ドロップインアンテナの第４の実施形態
[00288]  図１４Ａ−１及び図１４Ａ−２は、いくつかの実施形態による、ドロップインアンテナ１４００の第４の実施形態を図示する。いくつかの事例では、アンテナ１４００は、アンテナの２個組６００（図６Ａ）の第１のアンテナ６０２に置き換えられ得る。このような構成では、アンテナ１４００は、アンテナの２個組６００のもう一方のアンテナによって生成される放射パターンに垂直な放射パターンを生成するように構成されている。様々な他のアンテナを有する構成も可能である。
【０２３５】
[00289]  図１４Ａ−１に示されているように、アンテナ１４００は、対向する第１の表面及び第２の表面を有する第１の基材１４０２と、対向する第１の表面及び第２の表面を有する第２の基材１４０４とを含む。第１の基材１４０２及び第２の基材１４０４は、誘電性材料から作られている場合がある。いくつかの実施形態では、第１の基材１４０２及び第２の基材１４０４の１つ又は複数は、プリント回路基板（ＰＣＢ）である。いくつかの実施形態では、第１の基材１４０２及び第２の基材１４０４の最大断面寸法は、長さがおよそ０．２５λ未満である。例えば、アンテナ１４００が９１５ＭＨｚで動作している場合、第１の基材１４０２及び第２の基材１４０４の最大断面寸法は、長さがおよそ８０ｍｍ未満である。さらに、第１の基材１４０２及び第２の基材１４０４は、同じサイズであるか又は異なるサイズであり得る。いくつかの実施形態では、第１の基材１４０２の第１の表面（例えば、反射器に接続されている表面）は、接地を有する。第１の基材１４０２及び第２の基材１４０４は、異なる特性を有する場合がある。例えば、第１の基材１４０２は、第２の基材１４０４の誘電率に比べて低い誘電率を有する場合があり、又はその逆の場合もある。
【０２３６】
[00290]  いくつかの実施形態では、アンテナ１４００は、第１の基材１４０２から第２の基材１４０４まで延在する側壁１４０６（例えば、四方）を含む。代わりに又は加えて、アンテナ１４００は、第１の基材１４０２から第２の基材１４０４まで延在するビアフェンス１４１２（図１４Ｂ）を含む。例えば、ビアフェンス１４１２は、基材１４０２及び１４０４内に配置されることができ、基材間の隔たりにあるとき、ビアフェンス１４１２は、導電性の壁として実装される。いくつかの実施形態では、側壁１４０６及び／又はビアフェンス１４１２は、（図１４Ａ−１に示されているように）アンテナ１４００の周縁を包み込む。代わりに、いくつかの実施形態では、側壁１４０６及び／又はビアフェンス１４１２は、（図１４Ａ−２に示されているように）アンテナ１４００の周縁を部分的に包み込む。例えば、側壁１４０６−Ａと側壁１４０６−Ｂとは、開口部分１４０７−Ａ及び開口部分１４０７−Ｂによって離隔されている（図１４Ａ−２）。第１の基材１４０２と第２の基材１４０４との間の空間は、キャビティを形成し、キャビティは、空気又は誘電体で満たされている場合がある。側壁１４０６は、銅などの導電性の金属から作られている場合があり、機械で及び／又は化学作用で（例えば、接着剤を使用して）第１の基材１４０２及び第２の基材１４０４に取り付けられている場合がある。
【０２３７】
[00291]  いくつかの実施形態では、アンテナ１４００の周縁を部分的に包み込む側壁１４０６及び／又はビアフェンス１４１２を使用することがアンテナ１４００の性能を変化させる。例えば、アンテナ１４００の利得及び放射効率は、アンテナ１４００の周縁を完全に包み込む側壁１４０６及び／又はビアフェンス１４１２を使用することに比べて、アンテナ１４００の周縁を部分的に包み込む側壁１４０６及び／又はビアフェンス１４１２を使用することによって向上させることができる。
【０２３８】
[00292]  アンテナ１４００は、第２の基材１４０４の第２の表面に結合された放射素子１４０８（例えば、パッチアンテナ）も含む。放射素子１４０８の１つ又は複数の縁部は、蛇行したパターンをなぞる。図示されている例では、放射素子１４０８の２つの縁部は、対称的な蛇行したパターンをなぞる。この蛇行は、アンテナ全体のサイズを縮小するという目的にかなっている。放射素子１４０８は、（例えば、図１４ＤのＸ軸と位置合わせされた）第１の方向に偏波された放射パターン１４３０を生成するように構成されている。図１４Ｄのこの図示されている例では、放射パターン１４３０は、Ｚ軸及びＸ軸に沿って生成されたＥＭエネルギーのより高い濃度を有し（及びＹ軸に沿った放射は、ゼロである）、１．７ｄＢ（図１４Ｄ）のピーク利得を有する全体的にトーラス形状を形成している。上記で論述したように、例えば、アンテナ１４００が９０度回転された場合、放射パターン１４３０を変更することができる。
【０２３９】
[00293]  さらに、アンテナ１４００は、その構成（例えば、その側壁構成）に応じておよそ７１％の放射効率を得ることができる。
【０２４０】
[00294]  いくつかの実施形態では、放射素子１４０８は、１つ又は複数のスロット（例えば、スロット１４１０−１及び１４１０−２）を含む。アンテナ１４００は、放射素子１４０８上のスロット１４１０−１及び１４１０−２の長さを変更することにより、周波数を同調させることができる。例えば、スロット１４１０−１及び１４１０−２の１つ又は複数の長さ（又は面積）を増加させると、アンテナ１４００の動作周波数を減少させることができる一方、スロット１４１０−１及び１４１０−２の１つ又は複数の長さ（又は面積）を減少させると、アンテナ１４００の動作周波数を増加させることができる。
【０２４１】
[00295]  図１４Ｂは、いくつかの実施形態によるアンテナ１４００の上面図を図示する。この特定の例では、アンテナ１４００は、アンテナ１４００の周縁を包み込むビアフェンス１４１２を含む。上記で論述したように、ビアフェンス１４１２は、アンテナ１４００の周縁を完全に又は部分的に包み込むことができる。図１４Ａ−１及び図１４Ａ−２に示されているスロット１４１０−１、１４１０−２に比べて、スロット１４１０−１、１４１０−２が短くなっていることもわかる。
【０２４２】
[00296]  図１４Ｃは、いくつかの実施形態によるアンテナ１４００の（図１４Ｂの直線Ａ〜Ａ１に沿って得られる）断面図を図示する。示されているように、アンテナ１４００は、キャパシタポスト１４１６を通して放射素子１４０８に接続されたキャパシタ１４１４を含む。キャパシタ１４１４は、アンテナの全体的なサイズの縮小を実現し、アンテナ１４００のインピーダンス整合を容易にするように構成され、キャパシタ１４１４のサイズを製造中に調整して、前記整合を実現することができる。アンテナ１４００は、放射素子１４０８に接続された同軸の給電素子１４１８も含む。同軸の給電素子１４１８は、放射素子１４０８に電磁信号を供給するように構成されている。例えば、同軸の給電素子は、電力増幅器２１６の１つ又は複数の電力増幅器から電磁信号を受信するように構成されている。
【０２４３】
[00297]  図１４Ｄは、いくつかの実施形態による、アンテナ１４００によって生成された放射パターンを示す。上記で説明したように、放射素子１４０８は、（例えば、図１４ＤのＸ軸と位置合わせされた）第１の方向に偏波された放射パターン１４３０を生成するように構成されている。やはり図１４Ｄに示されているように、放射パターン１４３０は、ＸＺ平面に幾分全方向性のパターンを有し、正のＺ方向に最大利得を有し（Ｙ軸に沿って放射ゼロを形成し）、１．７ｄＢのピーク利得を有する全体的にトーラス形状を形成している。
【０２４４】
[00298]  図１４Ｅは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン１４３０の（図１４Ｄに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図１４４０を図示する。アンテナ１４００の寸法は、とりわけ、アンテナ１４００の動作周波数、放射効率及び結果として生じる放射パターン１４３０に影響を与える可能性がある。１つの例として、アンテナ１４００は、およそ９１５ＭＨｚで動作し、且つ（例えば、図１４Ａ−２に示されているような）アンテナ１４００の周縁を部分的に包み込むビアフェンス１４１２を含むとき、およそ７１％の放射効率を実現した。この動作周波数及び放射効率を得るために、アンテナ１４００は、以下の寸法、すなわちＤ１＝５０．４ｍｍ、Ｄ２＝５０．４ｍｍ、Ｄ３＝５．１ｍｍ、Ｄ４＝４．５ｍｍ、Ｄ５＝５．３ｍｍ、Ｄ６＝９．４ｍｍ、Ｄ７＝４４．８ｍｍ、Ｄ８＝４３ｍｍ、Ｄ９＝２１．３ｍｍ、Ｄ１０＝２３．６ｍｍ、Ｄ１１＝９．８ｍｍ及びＤ１２＝２８ｍｍを有していた。さらに、スロット１４１０−１及スロット１４１０−２は、それぞれ２×８ｍｍであり、キャパシタ１４１４は、７．２×７．２ｍｍであった。断面図１４４０に示されているように、アンテナ１４００は、実質的に均一な放射パターンをもたらす。
【０２４５】
[00299]  図１４Ｆは、いくつかの実施形態による、アンテナ１４００の給電素子におけるインピーダンス整合又は反射係数を示す図１４５０である。曲線Ｓ１１は、アンテナ１４００の給電素子のポートにおける反射係数の大きさの測定値を示す。示されているように、反射係数の測定値は、非常に低い。そのため、アンテナ１４００は、およそ９１５ＭＨｚのその動作周波数で効率的に動作する（すなわち、アンテナ１４００は、９１５ＭＨｚで動作しているとき、電磁波を外向きに放射する）。
【０２４６】
セクションＤ：二重偏波アンテナ
[00300]  図１３Ａは、いつくかの実施形態による、二重偏波アンテナ１３００を図示する。
【０２４７】
[00301]  アンテナ１３００は、対向する第１の表面及び第２の表面を有する基材１３０２（例えば、プリント回路基板）を含む。いくつかの実施形態では、基材１３０２の最大断面寸法は、長さが０．２５λ未満である。基材１３０２は、低い誘電率を有する材料から作られている場合があり、そのような低い誘電率特性を有する適切な材料の例には、Rogers 4003又はIsola 408HR材料が含まれる。
【０２４８】
[00302]  アンテナ１３００は、基材１３０２の表面に結合された放射素子１３０４（例えば、パッチアンテナ）を含む。放射素子１３０４は、（例えば、Ｘ軸などに沿って水平に又はＹ軸などに沿って垂直に）第１の方向又は第２の方向に偏波された、（図１３Ｂ−１に描かれている）放射パターン１３２０を生成するように構成されている。
【０２４９】
[00303]  偏波の方向は、いずれのポートが放射素子１３０４に電磁信号を供給するかに基づく。例えば、ポート１３０６−１が電磁信号を供給する場合、アンテナ１３００は、水平偏波される一方、ポート１３０６−２が電磁信号を供給する場合、アンテナ１３００は、垂直偏波される。さらに、アンテナ１３００が１００×１００×５ｍｍの寸法を有するとき、放射パターン１３２０は、およそ８２％の放射効率で４．８９ｄＢのピーク利得を実現した（図１３Ｂ）。放射素子１３０４は、例示及び論述を容易にするために半透明なものとして示されていることがわかる。
【０２５０】
[00304]  ポート１３０６−１、１３０６−２は、基材１３０２に取り付けられており、電力増幅器２１６（図２Ａ）の１つ又は複数の電力増幅器から電磁信号を受信するように構成されている。ポート１３０６−１、１３０６−２は、同じ電力増幅器又は異なる電力増幅器に接続され得る。図１３Ｂ−２は、いくつかの実施形態による、二重偏波アンテナの相互結合効果を示す図１３２５である。図１３２５の曲線Ｓ２１は、ポート１３０６−１とポート１３０６−２との間の相互結合（すなわち結合効果）が、アンテナ１３００が（アンテナ１３００のポート１３０６−１とポート１３０６−２との間で測定された）９１５ＭＨｚで電磁波を放射しているとき、−２５ｄＢでピークに達することを図示する。他の曲線、Ｓ１１及びＳ２２は、ポート１３０６ー１とそれ自体との間及びポート１３０６ー２とそれ自体との間の結合効果の測定値をそれぞれ示す。
【０２５１】
[00305]  図１３Ｄ及び図１３Ｅは、いくつかの実施形態による、結果として生じる放射パターン１３２０の（図１３Ｂに示されるＸ−Ｚ平面に沿って得られる）それぞれの断面図１３４０、１３５０を図示する。特に、図１３Ｄは、ポート１３０６−１がアクティブ化されたときの結果として生じる放射パターン１３２０の断面図１３４０であり、図１３Ｅは、ポート１３０６−２がアクティブ化されたときの結果として生じる放射パターン１３２０の断面図１３５０である。
【０２５２】
[00306]  図１３Ｅは、二重偏波アンテナの群を含むアンテナアレイの一例を示す。示されているように、（送信器がアンテナアレイ１３３０を含む実施形態では）送信器１０２は、アレイ１３３０内の各アンテナ１３００のポート１３０６−１を選択的にアクティブ化して、第１の方向に全体的な偏波（例えば、垂直偏波）を実現することができる。さらに、送信器１０２は、アレイ１３３０内の各アンテナ１３００のポート１３０６−２を選択的にアクティブ化して、第２の方向に全体的な偏波（例えば、水平偏波）を実現することができる。受信器１２０のアンテナの偏波が既知であるとき、アンテナアレイ１３３０内の異なるポートのアクティブ化を選択することは、有益である。例えば、受信器１２０のアンテナが水平偏波されると、送信器１０２は、アンテナアレイ１３３０によって放射される電磁波が、受信器１２０のアンテナの偏波と整合する偏波を有するように、必要なポートを選択的にアクティブ化することができる。
【０２５３】
[00307]  図１３Ｆは、いくつかの実施形態による、アンテナアレイ１３３０内のアンテナ間の相互結合効果（例えば、曲線１３６２及び曲線１３６４）を図示する。上記で論述したように、相互結合（すなわち「結合効果」）は、アンテナアレイ内のアンテナのそれぞれのポート／給電素子間で測定することができ、結合効果は、例えば、第２のアンテナが電磁信号を放射しているときに第１のアンテナによって吸収される（及びその逆）、放射電磁エネルギーの量を示す。例えば、アンテナアレイ１３３０内の各アンテナ１３００は、それぞれ第１のポート１３０６−１及び第２のポート１３０６−２（すなわち合計でポート１〜８）を有し、この例では、図１３６０の曲線１３６２は、それぞれの第２のポート１３０６−２（図１３Ｅに「第２の方向に偏波」として円で囲まれているポートであり、それらは、単に図１３Ｅを左から右に向かって、ポート１、ポート３、ポート５及びポート７とそれぞれ呼ぶことにする）をそれぞれアクティブ化／給電することによって生成された。図１３Ｆは、アンテナ１３００の第１の事例及び第２の事例におけるアクティブなポート３とポート１との間の結合効果は、両方のアンテナがおよそ９１５ＭＨｚで電磁波を放射しているとき、およそ−１４ｄＢでピークに達することをそれぞれ示す（曲線１３６４は、ポート３とポート５との間の相互結合効果の同様の結果を示す）。他の曲線１３６６、１３６８、１３７０及び１３７２は、ポート３及びポート３、ポート５及びポート５、ポート７及びポート７並びにポート１及びポート１のそれぞれの間の結合効果の測定値をそれぞれ示す。
【０２５４】
[00308]  図１３Ｇは、アンテナアレイ１３３０によって生成された放射パターン１３７０及び１３８０を図示する。
【０２５５】
セクションＥ．１：折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第１の実施形態
[00309]  図１５Ａ〜図１５Ｅは、折り返しシールド１５００上の多次元アンテナの第１の実施形態を図示する。特定の実施形態では、アンテナ１５００は、減結合機構（例えば、図１５Ｃの減結合壁１５２２）の近くに位置決めされている。いくつかの実施形態では、アンテナ１５００（又はアンテナ１５００のペア）は、上記で論述したアンテナの２個組を有するアンテナアレイにも含まれる（例えば、これらのアンテナ１５００又はそのペアは、したがって、共偏波アンテナを有するアンテナの２個組間に位置決めされ得る）。上記で論述した２個組及びアンテナ１５００を両方とも含むアンテナアレイをもたらすことにより、偏波が異なる電力波を必要とする場合がある様々なワイヤレス電力受信デバイスの要求に応えることが可能な特定のアンテナアレイを構築することができる。
【０２５６】
[00310]  図１５Ａは、いくつかの実施形態によるアンテナ１５００の上面図である。アンテナ１５００は、長さが０．２５λ未満の最大断面寸法を有する基材１５０２（例えば、プリント回路基板又は接地平面）を含む。例えば、基材１５０２は、接地平面の後ろにあり得るか、又はバランが外部コンポーネントである場合、基材１５０２は、完全に省略され得る。基材１５０２の追加の特徴／コンポーネントについては、以下で図１５Ｂを参照して論述する。
【０２５７】
[00311]  アンテナ１５００は、（例えば、図１５Ｃに示されているように）基材（又は接地平面）１５０２の表面からオフセットされた放射素子１５０４を含む。放射素子１５０４は、第１の方向に偏波された放射パターンを生成するように構成されている。さらに、アンテナ１５００がＤ１＝４５ｍｍ、Ｄ２＝４０ｍｍ及びＤ３＝２６ｍｍの寸法を有するとき、アンテナ１５００は、およそ８３％の放射効率で３．４ｄＢのピーク利得を実現した。図１５Ａ〜図１５Ｅのアンテナ１５００の設計は、放射素子１５０４が空中にある、打ち抜き金属設計であることがわかる。同様の性能は、（例えば、図１１Ａのアンテナ１１００の基材１１０３構成と同様の）低損失正接を有する基材上においてプリントアンテナ版で実現することができる。
【０２５８】
[00312]  図１５Ｃを参照すると、放射素子１５０４は、上側素子１５１６と、２つの下側素子１５１８−１及び１５１８−２とを含み、これらは、同一平面上にある下側素子であり得る。上側素子及び下側素子は、蛇行したパターンをなぞり、２つの下側素子１５１８−１及び１５１８−２が後続するこの蛇行したパターンは、対称的な蛇行したパターンであり得る。第１の下側素子１５１８−１は、２つの折り返し１５１７（図１５Ｄ）を介して上側素子１５１６と接続し、第２の下側素子１５１８−２は、２つの異なる折り返し１５１７（図１５Ｄ）を介して上側素子１５１６と接続している。折り返し１５１７（例えば、図１７Ｃの折り返し１５１７−１及び１５１７−２）は、上側アンテナ素子１５１６、下側アンテナ素子１５１８−１、１５１８−２又はそれらの何らかの組み合わせの一部であり得る。この蛇行及び折り返しは、アンテナ全体のサイズを縮小し、構造の放射抵抗を高めるという目的にかなっている。いくつかの実施形態では、放射素子１５０４（例えば、Ｄ３）の寸法がおよそλ／７×λ／１０からの範囲であることにより、コンパクトな設計になっている。蛇行した形状、アンテナ素子の幅及び上側アンテナ素子−下側アンテナ素子間の離隔を調節して、他の周波数での性能又は基材使用時の性能を最適化することが可能であることがわかる。図１５Ｄに示されているように、２つの下側素子１５１８−１及び１５１８−２は、別個の（すなわち別々に分かれている）素子である。さらに、放射パターン及びそのブロードサイド指向方向の対称性は、それぞれの給電点の対称的な構造の「北と南」を有することによって保証される。
【０２５９】
[00313]  なおさらに図１５Ｃを参照すると、第１の給電素子１５１４−１及び第２の給電素子１５１４−２は、基材１５０２から延在し、第１の下側素子１５１８−１及び第２の下側素子１５１８−２とそれぞれ接続する（例えば、図１５Ｄの接続位置１５１９−１、１５１９−２）。第１の給電素子１５１４−１及び第２の給電素子１５１４−２は、第１の下側素子１５１８−１及び第２の下側素子１５１８−２に電磁信号をそれぞれ供給するように構成されている。さらに、第１の下側素子１５１８−１及び第２の下側素子１５１８−２に供給される電磁信号は、折り返し１５１７を通って上側素子１５１６に伝わるが、この折り返しで、電磁信号は、後ろに上側素子１５１６の中心の方に蛇行して戻る。
【０２６０】
[00314]  引き続き図１５Ｃを参照すると、アンテナ１５００は、金属基部１５２０に結合されている（例えば、基材１５０２は、機械で及び／又は化学作用で基部１５０２に取り付けられている）。金属基部１５２０は、逆方向の放射を制限することにより、アンテナ１５００の前後電界比を向上させ、これにより順方向利得を増加させる。いくつかの実施形態では、金属基部１５２０がおよそλ／２の長さを有するとき、放射効率の最適化を実現することができる（これよりも長い又は短い長さを使用することも可能である）。金属基部１５２０は、各セットがアンテナ１５００の２つの縁部と平行である、１つ又は複数の減結合壁のセット（例えば、減結合壁のセット１５２２−１、１５２２−２）を含む。減結合壁のセット１５２２−１、１５２２−２は、基部１５２０から離隔して、アンテナ１５００の高さと実質的に一致する高さまで延在している。例えば、アンテナ１５００の高さは、およそ１０ｍｍであり得る一方、減結合壁の高さは、およそ１１ｍｍであり得る。減結合壁セット１５２２−１、１５２２−２に近接させて放射素子１５０４を配置することにより、３つの効果が実現される。すなわち、（ｉ）アンテナ１５００の共振周波数が減少し、したがってさらなる小型化が可能になり、（ｉｉ）２つの近い間隔を置いて配置された事例のアンテナ１５００間の相互結合が大幅に低減され（例えば、図１５Ｅのアンテナ１５００−１、１５００−２）、及び（ｉｉｉ）アンテナアレイ１５３０の放射効率を高めることができる。
【０２６１】
[00315]  図１５Ｂを参照すると、基材１５０２の態様の例示を容易にするために、放射素子１５０４は、除去されている。アンテナ１５００は、第１の給電素子１５１４−１によって第１の下側素子１５１８−１に供給される電磁信号が、第２の給電素子１５１４−２によって第２の下側素子１５１８−２に供給される電磁信号に対して１８０度の位相シフトを有する（すなわち第１の給電素子１５１４−１及び第２の給電素子１５１４−２が差動給電素子である）ように設計されている。これを達成するために、基材１５０２は、電磁信号を分割する（「トレース」とも呼ばれる）線１５０７及び線１５０８を含み、（ｉ）線１５０７は、第１の給電素子１５１４−１によって第１の下側素子１５１８−１に接続され、（ｉｉ）線１５０８は、第２の給電素子１５１４−２によって第２の下側素子１５１８−２に接続されている。示されているように、線１５０８は、線１５０８に沿って伝わる電磁信号に、線１５０７に沿って伝わる電磁信号に対して１８０度の位相シフトを付与する蛇行したパターンを有する。
【０２６２】
[00316]  基材１５０２は、ポート１５１２に接続されたインピーダンス変成器１５０６を含む。ポート１５１２は、電力増幅器２１６の１つ又は複数の電力増幅器から電磁信号（例えば、図１５ＣのＥＭ  Ｉｎ）を受信するように、且つインピーダンス変成器１５０６に電磁信号を供給するように構成されている。示されているように、２つ線１５０７、１５０８は、インピーダンス変成器１５０６と組み合わされ、合体され、これによりダイポールインピーダンスを給電インピーダンスに変えるように構成されている。
【０２６３】
[00317]  いくつかの実施形態では、アンテナ１５００は、差動給電ではなく、単一給電であり得る。このような場合、給電素子の１つは、接地平面（シールド）に直接接続され、バランが必要ではなくなる。さらに、いくつかの実施形態では、基材１５０２は、除去され、整合は、外部のボードに配置された集中コンポーネントなどの異なる機構によって実現される。
【０２６４】
[00318]  基材１５０２は、他の放射特性を維持しながら、アンテナ１５００の動作周波数（例えば、＋／−およそ２５ＭＨｚ）を変えるように構成された同調スタブ１５１０も含む。いくつかの実施形態では、同調スタブ１５１０とインピーダンス変成器１５０６との間の接続１５１１が電気スイッチ（例えば、ダイオードなど）である一方、他の実施形態では、接続１５１１は、はんだなどの金属堆積である。示されていないが、同調スタブ１５１０は、数か所に別々に分けられる場合があり、これにより様々な程度の同調が可能になっている。このような実施形態では、それぞれの接続１５１１は、別々に分けられた同調スタブ１５１０の隣接するセグメント間に位置決めされる。同調のための電気スイッチについては、上記で図１１Ａを参照してさらに詳細に論述している。
【０２６５】
[00319]  図１５Ｅは、いくつかの実施形態による、アンテナ１５００の複数の事例を含むアンテナアレイ１５３０を図示する。示されているように、第１のアンテナ１５００−１及び第２のアンテナ１５００−２は、基部１５２０に取り付けられているとともに、基部１５２０の最長寸法と位置合わせされた偏波を有する。いくつかの実施形態では、第１のアンテナ及び第２のアンテナ１５００間の中心間距離は、（様々な配列が可能であるが）およそ５５ｍｍである。２つの減結合壁１５２２が第１のアンテナ１５００と第２のアンテナ１５００とを離隔するため、第１のアンテナ１５００と第２のアンテナ１５００との間の結合効果は、従来のアンテナアレイに比べて低くなる。アンテナアレイ１５３０は、アンテナ１５００の３つ以上の事例を含む場合がある（例えば、アンテナアレイ１５３０は、アンテナアレイ１１０又は本明細書に記載の任意の他のアンテナアレイに類似する構成を有する場合がある）。
【０２６６】
[00320]  さらに、いくつかの実施形態では、アンテナアレイ１５３０は、本明細書に記載の他のアンテナアレイのいくつかと組み合わされる。例えば、アンテナアレイ１５３０は、図１のアンテナ群の１つであり得（例えば、アンテナアレイ１５３０は、群１１４−ｎであり得る）、本明細書に記載の別のアンテナアレイ（例えば、２個組５００又は６００）は、図１に描かれているアンテナ群の別の１つであり得る。
【０２６７】
[00321]  図１５Ｆは、いくつかの実施形態による、アンテナ１５００によって生成された放射パターン１５４０を図示する。この例では、放射パターン１５４０は、ＸＺ平面に幾分全方向性のパターンを有し、正のＸ方向に最大利得を有し（Ｙ軸に沿って放射ゼロが形成され）、およそ３．６５デシベル（ｄＢ）のピーク利得を有する全体的にトーラス形状を形成している。放射パターン１５４０は、約５ｄＢの前後放射比も有する。
【０２６８】
[00322]  図１５Ｇは、いくつかの実施形態による、アンテナ１５００の相互結合効果を示す図１５５０である。曲線Ｓ１１は、アンテナ反射減衰量を示し、１５ＭＨｚのアンテナ動作帯域幅（Ｓ１１＜−１０ｄＢ）がおよそ９１６ＭＨｚ〜９３０ＭＨｚであることを表示している。
【０２６９】
[00323]  本発明者らは、以下で図１７Ａ〜図２０を参照して論述する送信法を実装する際に良好に作動する複数の特定のアレイ構成も発見した。例えば、２−２−２−２アレイ構成及び３−２−３アレイ構成が発見されている。
【０２７０】
[00324]  ２−２−２−２アレイ構成の一例が図１５Ｈ−２及び図１５Ｈ−３に示されており、その伝送特性が図１５Ｊの放射パターン及び図１５Ｋの反射減衰量グラフに描かれている。この例では、アレイ内のすべてのアンテナが垂直偏波されており、２−２−２−２アレイ群構成の使用を、垂直偏波されている（例えば、偏波が接地平面の長辺に垂直である）アレイ内のすべてのアンテナと組み合わせることにより、６４％の放射効率が得られる。
【０２７１】
[00325]  ３−２−３アレイ構成の一例が図１５Ｈ−１に示されており、その伝送特性が図１５Ｉの放射パターンに描かれている。この例では、アレイ内のすべてのアンテナが水平偏波されており（例えば、偏波が接地平面の長辺に平行である）、３−２−３アレイ群構成の使用を、水平偏波されているアレイ内のすべてのアンテナと組み合わせることにより、７７％の放射効率が得られる。
【０２７２】
[00326]  このように、本発明者らは、（各アンテナが水平偏波されているにせよ、垂直偏波されているにせよ）同じ偏波を選択することが最高レベルの放射効率を実現するために重要であり、最高レベルの放射効率を実現する同じ偏波は、いずれのアレイ群構成を使用するか（例えば、３−２−３構成対２−２−２−２構成）によって決まり得ることを発見した。
【０２７３】
セクションＥ．２：折り返しシールド上の多次元ダイポールアンテナの第２の実施形態
[00327]  図１６Ａ〜図１６Ｂは、折り返しシールド１６００上の多次元ダイポールアンテナ（以下では単にアンテナ１６００と呼ばれる）の第２の実施形態を図示する。アンテナ１６００は、同じコンポーネントの多数をアンテナ１５００と共有する（且つ図１６Ｂに描かれている減結合壁１６２２のような同様の減結合機構の近くに配置されている場合がある）。しかしながら、アンテナ１６００の放射素子１６０４の蛇行したパターンは、アンテナ１５００の放射素子１５０４と異なる。例えば、放射素子１６０４も実質的に対称的な上側素子及び下側素子を含むが、これら素子の蛇行したパターンは、放射素子１５０４の蛇行したパターンよりも実質的に短くなっている。いくつかの実施形態では、放射素子１６０４は、放射素子１６０４よりも短い長さを補償するために１つの方向にオフセットされている。例えば、放射素子１６０４は、（上に又は下に）垂直にオフセットすることができ、そうすることにより、ブロードサイドに対してアンテナ１６００によってもたらされた放射パターンの傾斜が低減され、いくつかの事例では排除される。
【０２７４】
[00328]  アンテナ１６００の他のコンポーネントは、上記で図１５Ａ〜図１５Ｅを参照して説明した同等の特徴に対応する。したがって、簡潔にするために、ここでは、これらの特徴の説明を繰り返すことはしない。アンテナアレイは、アンテナ１６００及びアンテナ１５００の１つ又は複数の事例を含む場合があることがわかる。例えば、アンテナアレイは、アンテナ１６００の事例を有する第１のアンテナ群と、アンテナ１５００の事例を有する第２のアンテナ群とを含む場合がある。（前の例とは別の又は前の例に加えての）別の例では、アンテナアレイは、アンテナ１５００の１つ又は複数の事例及びアンテナ１６００の１つ又は複数の事例を有する少なくとも１つのアンテナ群を含む場合がある。加えて、本明細書に記載の他のアンテナは、アンテナ１５００及び／又はアンテナ１６００の１つ又は複数の事例を含むアンテナアレイに含めることができる。
【０２７５】
[00329]  図１６Ｃは、アンテナ１６００によって生成された放射パターン１６２０を図示する。図１６Ｄは、図１６Ｃに示されている放射パターン１６２０の（図１６Ｃに示されるＸ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面に沿って得られる）断面図１６３０を図示する。図１６Ｅは、アンテナ１６００の反射減衰量を示す図１６４０である。
【０２７６】
セクションＦ：受信デバイスにおいてワイヤレスで送達された電力を集中させる電力波送信法
[0330]  概要のセクションで先に言及したように、絶えず進化する規則を遵守し、且つ従来の送信法の物理的制約（例えば、焦点外れ効果）を克服するワイヤレス送信の解決策も必要ある。このような解決策の１つを、図１７Ａ〜図２０を参照して描写し、説明する。この解決策を様々な異なるアンテナアレイ構成（例えば、本明細書に記載のアンテナアレイのいずれか）に実装及び適用し、これにより、本明細書で論述したアンテナアレイが電磁波を自由空間に送信するための準拠規則を遵守することを可能にする、ビーム形成方法を利用するアンテナアレイを生成することができる。上記で論述したアンテナアレイ、２個組及び個々のアンテナは、このビーム形成方法を実装すると使用することができ、このような実装形態の特定の例については、以下で説明する。
【０２７７】
[00331]  図１７Ａは、いくつかの実施形態による、アンテナアレイによって生成された電磁エネルギーの濃度の二次元表現を図示する。示されているように、電力の局所極大（Ｐ１）は、アンテナアレイ１７１０が第１の焦点（Ｆ１）に電磁波を送信するとき、アンテナアレイ１７１０から離れた第１の距離で形成されている（例えば、図１のアンテナアレイ１１０の事例）が、これは、受信器１２０の位置に相当する。示されているように、受信器１２０は、アンテナアレイ１７１０から離れた第２の距離に位置し（第２の距離は、第１の距離よりもアンテナアレイ１７１０からさらに遠くにある）、電力の局所極大（Ｐ１）は、受信器１２０の位置の前にある位置に形成されている（すなわちアンテナアレイ１７１０により近接して位置決めされている）。この結果は、送信中に相互作用する送信電磁波によって引き起こされる特定の効果を指す「焦点外れ」に起因する可能性がある。単一の焦点（Ｆ１）に送信する例を使用して、焦点シフトの概念を実証する。以下でより詳細に説明するように、本明細書に記載のアンテナアレイの特定の実施形態はさらに、第２の焦点（やはり図１７Ａに示されているＦ２）にも送信し、これにより、受信器の位置が確実に電力の局所極大のある一定の距離内にあるように、且つ十分満足のいく電力レベルの減衰が、アンテナアレイから離れたある一定の距離で確実に存在するようにエネルギーの濃度を制御することができる。
【０２７８】
[00332]  電力の局所極大（Ｐ１）の位置と、焦点外れによって引き起こされる受信器の位置との間の差異は、「焦点シフト」と呼ばれ、これは、割り当てられた焦点（Ｆ１）（すなわち受信器の位置）と、電解振幅ピーク（Ｐ１）の実際の位置との間の距離である。「焦点シフト」は、通常、割り当てられた焦点（Ｆ１）の、アンテナアレイ１１０からの離隔距離に比例する（すなわち割り当てられた焦点（Ｆ１）の、アンテナアレイ１１０からの離隔距離が増加するにつれて焦点シフトも増加する）。そのため、焦点外れによって引き起こされる問題は、意図した受信器に到達するために、特定のゼロでない距離（例えば、１波長以上）を移動しなければならない伝播電磁波を送信するアンテナアレイでより顕著である。
【０２７９】
[00333]  準拠規則は、明確に定義されておらず、絶えず進化しているため、また従来の送信法の物理的制約（例えば、上記で論述した焦点外れ効果）のため、これらの規則を遵守する電力送信デバイスを設計することは、非常に困難な課題である。想定し得る準拠規則を遵守するアンテナアレイを設計するために、特に焦点シフトを正しく考慮しなければならない。
【０２８０】
[00334]  例えば、準拠規則は、最終的に、（ｉ）受信器の位置が、電力の局所極大（Ｐ１）から既定のラジアル距離（例えば、ｍ＊λ）内に存在すること、及び（ｉｉ）電力が、最大電力（Ｐ１）に対して、電力の局所極大（Ｐ１）から全方向（Ｐ２）（例えば、すべての球状の寸法／アレイから離れたＰ１からの方向）に既定のラジアル距離（例えば、ｍ＊λ）で少なくともｋ  ｄＢだけ減衰することを要求する場合がある。さらに、いくつかの事例では、規則により、電力の局所極大（Ｐ１）よりもアンテナアレイに近い点で何らかの電力減少が要求される（すなわち電力の局所極小が要求される）可能性がある。加えて、いくつかの事例では、規則により、電力の局所極大（Ｐ１）の大きさが何らかの既定の閾値を下回ることが要求される可能性がある。以下の等式は、既定のラジアル距離で必要な電力減衰を表すことができる。
Ｐ２＝Ｐ１−ｋ  ｄＢ
式中、ｋは、およそ１ｄＢ〜６ｄＢの範囲である数である（ただし、これらの値は、サイズ及びアンテナアレイによって送達される電力に応じて変わる場合がある）。そのため、焦点シフトを十分に補償しないか又は単に十分に補償できない送信デバイスがあらゆる想定し得る準拠規則を遵守するには、大変な努力を要する。
【０２８１】
[00335]  焦点シフトを補償するために、（例えば、送信器１０２の１つ又は複数のプロセッサ２０４によって）アンテナアレイ１７１０に命令して、２つの異なる焦点、すなわち図１７Ａに示されている（追加の例が図１８Ａ及び図１９Ａ〜図１９Ｄに示されている）ように、第１の焦点（Ｆ１）及び第２の焦点（Ｆ２）で電磁波を集中させるようにすることができる。２つの異なる焦点を使用することにより、焦点シフトの効果が最小限に抑えられる（且つ適切に考慮される）。その結果、送信器１０２は、焦点シフトを管理することができ、したがって準拠規則を遵守して電磁波を送信することができる。第１の焦点と第２の焦点との間の「離隔距離」は、特定の要件（例えば、受信器の位置、電力の局所極大の所望のレベル、局所極大からの所望の電力減衰等）に応じて異なり、第２の焦点（Ｆ２）は、既定のラジアル距離内にある場合もあれば又はない場合もある。複数の焦点をもたらすこと及び関連する利点のいくつかについて、さらに詳細に以下で論述する。
【０２８２】
[00336]  図１７Ｂは、いくつかの実施形態による、図１７Ａに示されているアンテナアレイからの距離に対する電力密度レベルを描く図１７００である。論述を容易にするために、既定のラジアル距離を１λと定義する。しかしながら、既定のラジアル距離は、０．５λ、１．５λ、２λ等といった他の値であり得るか、又は０．５λ〜２．５λ、０．５λ〜１．５λ、０．７５λ〜１λ等の範囲の値に対して定義され得る。いくつかの実施形態では、既定のラジアル距離は、波長（「λ」）に対して定義されるのではなく、代りにフィートなど長さの単位を使用して定義されることで、既定のラジアル距離を０．５フィート、１．５フィート、２フィート又は何らかの他の適切な値であり得るようになっている。
【０２８３】
[00337]  図示されている図１７００は、複数の焦点を使用した、遠距離電力送信のために送信電磁波の電力プロファイル１７０２（点線を使用して示された曲線）の例を含む。図１７００のＸ軸は、アンテナアレイ１７１０からの電力プロファイル（１７０２）の距離に相当し、図１７００のＹ軸は、電力プロファイル１７０２の（例えば、軸方向での）電力密度に相当する。示されているように、電力プロファイル１７０２は、局所極小（Local Min）と、局所極大（Ｐ１）とを含む。さらに、受信器（１２０）の位置は、局所極大（Ｐ１）〜１波長（１λ）内に存在し、電力プロファイル１７０２の電力密度は、局所極大（Ｐ１）〜１λ（Ｐ２）の距離で少なくともｋ  ｄＢだけ減衰する。電力プロファイル１７０２をもたらすために、送信器１０２は、例えば、図１８Ａに示されているように、第１の焦点（Ｆ１）にいくつかの電磁波を送信し、第２の焦点（Ｆ２）にいくつかの電磁波を送信することができる。
【０２８４】
[00338]  電力プロファイル１７０２は、２つの異なる焦点に送信することによって生成された組み合わされた電力プロファイル、例えば第１の焦点に送信することによってもたらされた第１の電力プロファイル（例えば、図１８Ａのアンテナ群１８１４−４及び１８１４−１によってもたらされた電力プロファイル）及び第２の焦点に送信することによってもたらされた第２の電力プロファイル（例えば、図１８Ａのアンテナ群１８１４−２及び１８１４−２によってもたらされた電力プロファイル）を表すこともわかる。
【０２８５】
[00339]  そのため、電力プロファイル１７０２の例は、アンテナアレイ１７１０が焦点シフトを正しく考慮して、正しい局所極大の生成及び適切な電力レベルの減衰を確実にすることを図示している。本明細書で論述したアンテナアレイ及びそれらの対応する動作方法を使用して、このような結果（すなわち、これらのアンテナアレイが今後の準拠規則を遵守できるようにすること）を実現する。
【０２８６】
[00340]  図１７Ｃは、いくつかの実施形態による、局所極大が異なる電力プロファイルを示す図である。特に、予言図１７１０は、（以下でより詳細に論述するような、アンテナアレイ１７１０が２つの異なる焦点を使用するときに生成され得る電力プロファイル１７０２に示されているように）、受信器（１２０）の位置から離れた距離で局所極大をもたらす結果、（電力プロファイル１７１２に示されているように）アンテナアレイがそのアンテナのすべてを直接受信器の位置で（又は受信器の位置を過ぎて）集中させるときよりも、受信器の位置での受信電力が大きくなる場合があることを示す。図１７Ｃに示されている結果は、従来のアンテナアレイ設計（及びそれに関連する送信法）が焦点外れ効果を正しく考慮することができず、そのため、準拠規則を満たすように電力を集中させることができないことを示している。そこで、本発明者らは、受信器の位置から離れて局所極大をもたらすことにより、受信電力を実際に増加し得ることを発見した。
【０２８７】
[00341]  加えて、アンテナアレイが少なくとも２つの異なる焦点を使用するとき、局所極大は、受信器位置に近づくようにずらすことができる。少なくとも２つの異なる焦点を使用することに加えて、アレイ上のすべてのアンテナに同じ送信電力を送達する代わりに、同じ量の電力を再分配して、（以下で例えば図１８Ａ〜図１８Ｇを参照してより詳細に説明しているように）いくつかの素子が得る電力が高くなり、他の素子が得る電力が低くなるようにすることができ、受信器の位置での電力は、すべてのアンテナが受信器の位置に集中され、すべてが同じ量の電力で励起されたときよりも大きくなる。
【０２８８】
[00342]  図１８Ａ〜図１８Ｇは、いくつかの実施形態による、焦点外れによって引き起こされる効果を正しく考慮する、動作中のアンテナアレイ１８１０のブロック図を示す。アンテナアレイ１８１０は、アンテナアレイ１１０の一例である。
【０２８９】
[00343]  この特定の例では、アンテナアレイ１８１０は、４つのアンテナ群１８１４−Ａ〜１８１４−Ｄを含み、各アンテナ群１８１４は、２つのアンテナ１８１２（例えば、アンテナの２個組又は本明細書に記載のアンテナの任意の他の適切な群）を含む。いくつかの実施形態では、各アンテナ１８１２は、同じアンテナタイプである一方、いくつかの他の実施形態では、１つ又は複数のアンテナ１８１２は、タイプが異なる。図１を参照して上記で説明したように、アンテナ群１８１４−Ａ〜１８１４−Ｄは、縁部間距離だけ間隔を置いて配置される（例えば、図１のＤ１及びＤ２）が、それらは、同じ距離又は異なる距離であり得る（特定の実施形態では、それぞれのアンテナの群間の中心間距離も同じであるか又は異なり得る）。
【０２９０】
[00344]  いくつかの実施形態では、各群内のアンテナも共偏波されており、例えば上記で図３Ａ、図５及び図６Ａを参照して論述したように垂直に指向された放射パターンを生成する。各アンテナ群１８１４は、この特定の例では２つのアンテナ１８１２を含むが、以下で図１９Ａを参照して論述するように、各アンテナ群１８１４は、２つ以上のアンテナを含む場合があることがわかる。さらに、アンテナアレイ１８１０は、５つ以上又は３つ以下のアンテナ群を含む場合がある。いくつかの実施形態では、アンテナアレイ１８１０は、アンテナ１５００及び／又はアンテナ１６００の事例を含む。
【０２９１】
[00345]  アンテナ群１８１４のそれぞれの各アンテナ１８１２は、受信器１２０の位置に基づいて決定される、それぞれの焦点（例えば、Ｆ１又はＦ２）に電磁波（例えば、電磁波１８１６−Ａ、１８１６−Ｂ等）を送信するように構成されている。例えば、第２のアンテナ群１８１４−２及び第３のアンテナ群１８１４−３のアンテナ１８１２は、受信器１２０の位置に相当する第１の焦点（Ｆ１）に電磁波１８１６−Ａ、１８１６−Ｂを送信するように構成されている。対照的に、第１のアンテナ群１８１４−１及び第４のアンテナ群１８１４−４のアンテナ１８１２は、受信器１２０の位置に相当しない第２の焦点（Ｆ２）に電磁波１８１６−Ｃ、１８１６−Ｄを送信するように構成されている。代わりに、第２の焦点（Ｆ２）は、第１の焦点（Ｆ１）の位置に比べてアンテナアレイ１８１０からさらに遠くにある。２つの異なる焦点をもたらすことにより、送信器１０２は、送信中の電磁波の相互作用を最小限に抑え、これにより、上記で言及したように、焦点外れによって引き起こされる効果を最小限に抑える（且つ適切に考慮する）。その結果、送信器１０２は、焦点シフトを管理することができ、したがって準拠規則を遵守して電磁波を送信することができる。加えて、局所極大（Ｐ１）が受信器の位置にない場合でも、アンテナアレイは、依然として受信器が動作電力を受け取り、及び／又は受信器と関連付けされたバッテリ（又は他の電力蓄積コンポーネント）を十分に充電することを可能にする十分なエネルギーを受信器１２０に送達することができる。図１７Ｂに示されている電力プロファイル１７０２は、いくつかの事例では、図１８Ａに図示されている送信例に相当する。
【０２９２】
[00346]  複数の要因が、焦点外れによって引き起こされる効果に寄与する。要因には、（ｉ）Ｆ１に送信された電磁波の伝送特性の値（例えば、電力レベル、位相、周波数等を含む伝送特性のそれぞれの値）、（ｉｉ）Ｆ２に送信された電磁波の伝送特性の値、（ｉｉｉ）焦点間の離隔距離（Ｓ）、（ｉｖ）送信器１０２に対する受信器１２０の位置、及び（ｖ）アンテナアレイ上のアンテナ素子の分布が含まれるが、これらに限定されない。要因（ｉｖ）に関して、いくつかの事例では、送信器１０２は、受信器１２０の位置がアンテナアレイ１８１０から十分離れた距離である（例えば、受信器１２０の位置が閾値離隔距離を満たす）とき、異なる焦点に電磁波を送信するように構成されている。受信器１２０の位置がアンテナアレイ１８１０から十分離れた距離でない（例えば、アンテナアレイから１／２波長未満のみ離れている）事例では、送信器１０２は、単一の焦点に電磁波を送信するように構成されている場合がある。
【０２９３】
[00347]  いくつかの実施形態では、送信器１０２は、２つの焦点間の離隔距離（Ｓ）を変更することにより、電力の局所極大（例えば、図１７ＡのＰ１）の位置、電力の局所極大の大きさ及び受信器の位置での電力の大きさを制御する（例えば、電力の局所極大からの減衰を制御する）ように適合されている。例えば、離隔距離（Ｓ）が第１の離隔距離であるとき、電力の局所極大は、アンテナアレイ１８１０から離れた第１の距離で形成されるとともに、第１の電力の大きさを有し、また離隔距離（Ｓ）が（例えば、第１の離隔距離よりも大きいか又はそれよりも小さい）第２の離隔距離であるとき、電力の局所極大は、アンテナアレイ１８１０から離れた第２の距離で形成されるとともに、第２の電力の大きさを有する。このようにして、送信器１０２は、アンテナアレイの電力の集中を制御し、これにより様々なガバナンス機関からの様々な規則を遵守することができる。以下で論述するように、特定の実施形態では、アンテナアレイの構成又はセットアッププロセス中、様々なビーム設定が事前に決定され、送信器は、ルックアップを実行して、受信器の現在位置に基づいてこれらの様々なビーム設定のいずれを使用するかを決定する。
【０２９４】
[00348]  焦点外れの効果を十分に減らすために、送信器１０２は、受信器１２０の位置に基づいて、各アンテナ群のアンテナによって送信される電磁波の伝送特性（例えば、電力レベル、位相等）に特定の値を選択する。図示されている実施形態では、受信器１２０は、アンテナアレイ１８１０と中心を合わせて配置され、その結果、電磁波１８１６−Ａ、１８１６−Ｂは、（電磁波１８１６−Ａ、１８１６−Ｂに第１の共通の線パターンを使用して図示された）それぞれの伝送特性の実質的に同じ値を有し、電磁波１８１６−Ｃ、１８１６−Ｄは、（電磁波１８１６−Ｃ、１８１６−Ｄに第２の共通の線パターンを使用して図示された）それぞれの伝送特性の実質的に同じ値を有する。電磁波１８１６−Ａ、１８１６−Ｂの値は、電磁波１８１６−Ｃ、１８１６−Ｄの値と異なることがわかる。
【０２９５】
[00349]  図１８Ｂ〜図１８Ｅは、いくつかの実施形態による、複数の焦点を使用してアンテナアレイ１８１０によってもたらすことが可能な様々な軸方向電力プロファイルを図示する図である。論述及び例示を容易にするために、既定のラジアル距離は、１λであり、ピーク電力からの必要な減衰は、３ｄＢである（「電力集中規則の例」）。上記で論述したように、既定のラジアル距離及び必要な減衰は、より抑制的でない値を有する場合もあれば（例えば、既定のラジアル距離は、１λ未満であり、必要な減衰は、１ｄＢである）、より抑制的な値を有する場合もある（例えば、既定のラジアル距離は、１λよりも大きく、必要な減衰は、４又は５ｄＢである）。説明目的のためにのみ、以下で描かれる例のアンテナアレイは、およそ９２５ＭＨｚの中心周波数で動作している。
【０２９６】
[00350]  ここで、図１８Ｂ及び図１８Ｃを参照すると、アンテナアレイ１８１０によって生成された軸方向電力プロファイルの例が図示されており、アンテナ（１８１２）のそれぞれの位相が固定されている間に送信電磁波の電力レベルを調節することによって引き起こされた電力集中の結果を示している。例えば、図１８Ｂを参照すると、第１のアンテナ群１８１４−１内及び第４のアンテナ群１８１４−４内のアンテナ１８１２は、３ワットの電力で電磁波を第２の焦点（Ｆ２）に送信する一方、第２のアンテナ群１８１４−２内及び第３のアンテナ群１８１４−３内のアンテナ１８１２は、１ワットの電力で電磁波を第１の焦点（Ｆ１）に送信する。そのため、受信器１２０の位置から最も離れたアンテナ群１８１６内のアンテナ１８１２は、受信器１２０の位置に最も近いアンテナ群１８１６内のアンテナ１８１２に比べて高い電力レベルで電磁波を送信する。図１８Ｂに示されているように、軸方向電力プロファイルは、アンテナアレイ１８１０から０．２３メートルの距離で４５．８１ｄＢの局所極大を有する。さらに、軸方向電力プロファイルは、局所極大から１λで４２．５２ｄＢに減少する（すなわち３．２９ｄＢの減少）。そのため、この軸方向電力プロファイルは、本明細書に記載の送信法を実装することにより、アンテナアレイ１８１０は、上記で規定された電力集中規則の例を遵守することが可能であることを示している。
【０２９７】
[00351]  図１８Ｃを参照すると、第１のアンテナ群１８１４−１内及び第４のアンテナ群１８１４−４内のアンテナ１８１２は、４ワットの電力（すなわち図１８Ｂに図示されている例に比べて１ワット増加）で電磁波を第２の焦点（Ｆ２）に送信する一方、第２のアンテナ群１８１４−２内及び第３のアンテナ群１８１４−３内のアンテナ１８１２は、１ワットの電力で電磁波を第１の焦点（Ｆ１）に送信する。図１８Ｃに示されているように、軸方向電力プロファイルは、アンテナアレイ１８１０から０．２３メートルの距離で４６．２９ｄＢの局所極大を有する。さらに、軸方向電力プロファイルは、局所極大から１λで４３．１４ｄＢに減少する（すなわち３．１６ｄＢの減少）。そのため、軸方向電力プロファイルは、本明細書に記載の送信法を実装することにより、アンテナアレイ１８１０は、上記で規定された電力集中規則の例を遵守することが可能であることを示している。さらに、図１８Ｂと比較して、図１８Ｃの軸方向電力プロファイルは、局所極大からの減少がより急速な、より高い局所極大を有し、本明細書に記載の送信法を実装することにより、きめ細かなレベルの電力集中制御を実現し得ることを示している。
【０２９８】
[00352]  いくつかの実施形態では、電磁波の電力レベルの調節は、上記で論述した単一の集積回路に、少なくとも１つの電力増幅器（例えば、図２Ａの電力増幅器２１６の１つ又は複数）に命令を出させることによって行われる。さらに、いくつかの実施形態では、第１の電力増幅器（又は１つ若しくは複数の第１の電力増幅器）は、アンテナアレイの１つ又は複数のアンテナ群の電力レベルを調節するように命令される一方、第２の電力増幅器（又は１つ若しくは複数の第２の電力増幅器）は、アンテナアレイの１つ又は複数の異なるアンテナ群の電力レベルを調節するように命令される。給電回路２１８（図２Ａ）は、単一の集積回路の制御下で少なくとも１つの電力増幅器に電磁波を供給するように構成され得る。いくつかの実施形態では、特定のグループ内のアンテナ素子１８１２は、異なる電力レベルを有する。例えば、第１の群（例えば、群１８１４−１〜１８１４−４の１つ）内の第１のアンテナ１８１２は、第１の電力レベルで電磁波を送信することができる一方、第１の群内の第２のアンテナ１８１２は、第１の電力レベルと異なる第２の電力レベルで電磁波を送信することができる。このレベルの調節により、送信器１０２がアンテナアレイにきめ細かい調節を提供して、アンテナアレイによってもたらされた電力プロファイルにさらに磨きをかけることが可能になる。加えて、特定のアンテナ群内の個々のアンテナ素子を同じ電力増幅器又は異なる電力増幅器に結合し、同じ電力増幅器又は異なる電力増幅器によって給電し得る。
【０２９９】
[00353]  ここで、図１８Ｄ及び図１８Ｅを参照すると、送信電磁波の電力レベルが固定されている間にアンテナ１８１２の位相を調節した後の電力集中結果が図示されている。例えば、図１８Ｄを参照すると、第１のアンテナ群１８１４−１内及び第４のアンテナ群１８１４−４内の第１のアンテナ１８１２及び第２のアンテナ１８１２は、第２の焦点（Ｆ２）に送信するが、これらは、それぞれおよそ７７．５度及び１０５．８度の位相を有する（第２のアンテナ１８１２は、受信器１２０の位置からさらに遠くに位置決めされている）一方、第２のアンテナ群１８１４−２内及び第３のアンテナ群１８１４−３内の第１のアンテナ１８１２及び第２のアンテナ１８１２は、第１の焦点（Ｆ１）に送信するが、これらは、それぞれおよそ６．１度及び１７度の位相を有する（第１のアンテナ１８１２は、受信器１２０の位置の最も近くに位置決めされている）。図１８Ｄに示されているように、軸方向電力プロファイルは、アンテナアレイ１８１０から０．２９メートルの距離で４３．８３ｄＢの局所極大を有する。さらに、軸方向電力プロファイルは、局所極大から１λで４１．３３ｄＢに減少する（すなわち２．５ｄＢの減少）。そのため、軸方向電力プロファイルは、上記で規定された電力集中規則の例を遵守していない。
【０３００】
[00354]  図１８Ｅを参照すると、アンテナアレイ１８１０のいくつかのアンテナ１８１２の位相は、軸方向電力プロファイルが電力集中規則の例を遵守するように調節されている。特に、第１のアンテナ群１８１４−１内及び第４のアンテナ群１８１４−４内の第１のアンテナ１８１２及び第２のアンテナ１８１２は、第２の焦点（Ｆ２）に送信するが、これらは、それぞれおよそ９３度及び１２１度の位相を有する一方、第２のアンテナ群１８１４−２内及び第３のアンテナ群１８１４−３内の第１のアンテナ１８１２及び第２のアンテナ１８１２は、第１の焦点（Ｆ１）に送信するが、これらは、それぞれおよそ６．１度及び１７度の位相を有する。換言すれば、図１８Ｄを参照すると、第１のアンテナ群１８１４−１内及び第４のアンテナ群１８１４−４内の第１のアンテナ１８１２及び第２のアンテナ１８１２の位相は、調節されている。図１８Ｅに示されているように、軸方向電力プロファイルは、アンテナアレイ１８１０から０．２６メートルの距離で４４．６５ｄＢの局所極大を有する。さらに、軸方向電力プロファイルは、局所極大から１λで４１．７ｄＢに減少する（すなわち≒３ｄＢの減少）。そのため、軸方向電力プロファイルは、上記で規定された電力集中規則の例を遵守している。図１８Ｄと比較して、図１８Ｅの軸方向電力プロファイルは、局所極大からの減少がより急速な、より高い局所極大を有する。そのため、位相調節を使用して、電力を増加させ、電力減衰も同様に増加させることができる。
【０３０１】
[00355]  いくつかの実施形態では、電力レベル及び位相調節を連携して行って、局所極大及び対応する減衰を最適化する。このレベルの調節により、送信器１０２がアンテナアレイにきめ細かな調節を提供して、アンテナアレイによってもたらされた電力プロファイルをさらに集中させることが可能になる。
【０３０２】
[00356]  図１８Ｆ及び図１８Ｇは、図１８Ｅに図示されている送信シナリオの追加の図を提供する。例えば、図１８Ｆは、局所極大で正規化された図１８Ｅの電力プロファイルの上昇を示す。図１８Ｇは、横断面における図１８Ｅの電力プロファイルを示す一方、図１８Ｅは、軸平面における電力プロファイルを示す。これらの図は、本明細書に記載の送信法を使用すると、アンテナアレイが３つの次元で電力集中規則の例を確実に満たすことを示している。
【０３０３】
[00357]  図１９Ａ〜図１９Ｅは、いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力送信システム１９００のブロック図である。ワイヤレス電力送信システム１９００は、ワイヤレス電力送信システム１００（図１）の一例であり得る。それぞれの図ごとに、ワイヤレス電力送信システム１９００は、送信器１０２及び受信器１２０を含む（ただし、ワイヤレス電力送信システムは、図１を参照して論述したように、任意の数の送信器及び受信器を含み得る）。
【０３０４】
[00358]  送信器１０２は、アンテナアレイ１１０の一例であるアンテナアレイ１９１０を含む。アンテナアレイ１９１０は、複数のアンテナ群１９１４−１、１９１４−２、．．．１９１４−ｎを含み、各アンテナ群１９１４は、複数のアンテナ１９１２を含む。群のそれぞれのアンテナ１９１２は、同じアンテナタイプ又は異なるアンテナタイプであり得る（例えば、アンテナ１９１２−ａ．．．１９１２−ｄは、本明細書に記載のアンテナのいずれかであり得るか、又は同様に他の従来のアンテナ設計であり得る）。加えて、各アンテナ群１９１４内の複数のアンテナ１９１２は、互いに且つ複数のアンテナ群１９１４内の他のすべてのアンテナ１９１２と同一平面上にあり、且つ同一直線上に位置合わせすることができる。さらに、それぞれの複数のアンテナ群１９１４内の個々のそれぞれのアンテナ１９１２は、同じ偏波を有することができる（すなわちそれらもすべて共偏波されている）。各アンテナ群１９１４内のアンテナ１９１２の数は、同じ（例えば、図１８Ａのアンテナアレイ１８１０）であるか又は異なり得る（例えば、図１のアンテナアレイ１１０）。いくつかの実施形態では、アンテナアレイの最大断面寸法は、２λ〜３λである（アンテナアレイの動作周波数に対して決定される）。複数のアンテナ群１９１４−１、１９１４−２、．．．１９１４−ｎのアンテナ群は、距離分（例えば、図１のＤ１及びＤ２）だけ間隔を置いて配置されており、この距離は、同じ距離又は異なる距離であり得る。
【０３０５】
[00359]  特定の実施形態では、アンテナアレイは、多重帯域アンテナアレイとしても構成され、異なる偏波を有する電磁波を生成するようにも構成され得る。例えば、アンテナ１９１２−ａ〜１９１２−ｄは、（第１の周波数において且つ第１の偏波でＥＭ放射波を生成するために）垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナを含む場合があり、アンテナ１９１２−ｅ〜１９１２−ｈは、（第２の周波数において且つ第２の偏波でＥＭ放射を生成するために）アンテナ１５００を含む場合があり、アンテナ１９１２−ｉ〜１９１２−ｌは、（第１の周波数において且つ第１の偏波でＥＭ放射を生成するために）垂直に指向された放射パターンを生成する共偏波アンテナを含む場合がある。本明細書に提供されている説明を読めば当業者に容易に認識されるように、多数の構成が本開示の範囲内である。
【０３０６】
[00360]  それぞれのアンテナ群１９１４内のアンテナ１９１２は、焦点（例えば、Ｆ１又はＦ２）に電磁波１９１６−Ａ、１９１６−Ｂ、．．．１９１６−Ｎを送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のアンテナ群１９１４からのアンテナ１９１２は、第１の焦点（Ｆ１）に電磁波を送信する一方、１つ又は複数の他のアンテナ群１９１４からのアンテナ１９１２は、第１の焦点（Ｆ１）の位置に比べて、アンテナアレイ１９１０からさらに遠くにある第２の焦点（Ｆ２）に電磁波を送信する。送信器１０２は、特定のアンテナ群（又はその中にあるアンテナ）に対する受信器１２０の位置に基づいて、焦点に特定のアンテナ群（又は特定のアンテナ群の１つ若しくは複数のアンテナ）を割り当てるように構成されている。いくつかの実施形態では、これらの割り当ては、受信デバイスの様々な位置に基づいて使用するすべての適切なビーム設定を決定するアンテナアレイの構成／設定プロセスに基づいて事前に決定される。
【０３０７】
[00361]  いくつかの実施形態では、受信器１２０の位置に最も近いアンテナは、第１の焦点（Ｆ１）に波を送信するように命令される場合がある（例えば、その中にあるアンテナは、第１の閾値距離を満たす）一方、他のアンテナは、第２の焦点（Ｆ２）に波を送信するように命令される（例えば、その中にある他のアンテナは、第２の閾値距離を満たすが、第１の閾値距離を満たさない）。例えば、図１９Ａでは、受信器１２０は、アンテナアレイ１９１０の中心と位置合わせされ、その結果、アンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２は、アンテナアレイ内の他のアンテナ１９１２に比べて、受信器１２０の位置に最も近くなっている。したがって、アンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２は、第１の焦点（Ｆ１）に送信するために割り当てられる一方、他のアンテナ群１９１４内のアンテナ１９１２は、第２の焦点（Ｆ２）に送信するために割り当てられている。各焦点には、１つ又は複数のアンテナ群からアンテナが割り当てられている場合がある。
【０３０８】
[00362]  さらに、割り当てられたアンテナによって送信される電磁波の伝送特性（例えば、振幅、位相等）の値は、割り当てられたアンテナ及び／又は焦点の割り当てに対する受信器１２０の位置に基づいて決定される（又は所定のビーム設定に基づいて選択される）。例えば、受信器１２０は、アンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２から等距離にあり、したがって、振幅の第１の値（例えば、電力レベル−第１の伝送特性）は、アンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２について決定される（又は所定のビーム設定に基づいて選択される）。このように、電磁波１９１６−Ａは、第１の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ａが振幅の第１の値で送信されることを表示している。位相など、他の伝送特性の値を決定（又は所定のビーム設定に基づいて選択）することも可能である。
【０３０９】
[00363]  受信器１２０も第１のアンテナ群１９１４−１内及び第ｎのアンテナ群１９１４−ｎ内のアンテナ１９１２から等距離にある。したがって、第１の値よりも大きい振幅の第２の値は、これらの他のアンテナ群内のアンテナ１９１２について決定される（又は所定のビーム設定に基づいて選択される）。このように、電磁波１９１６−Ｂ及び１９１６−Ｎは、第１の破線のパターンと異なる第２の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ｂ及び１９１６−Ｎが振幅の第２の値で送信されることを表示している。ここでも、位相など、他の伝送特性の値も決定（又は所定のビーム設定に基づいて選択）し得る。振幅の第２の値は、図示されている実施形態では、第１のアンテナ群１９１４−１内及び第ｎのアンテナ群１９１４−ｎ内のアンテナ１９１２によって送信される電磁波は、第２のアンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２によって送信される電磁波よりもさらに遠くに伝わるため、振幅の第１の値よりも大きい。
【０３１０】
[00364]  いくつかの実施形態では、特定の伝送特性の値は、それぞれのアンテナ群内で異なる。例えば、一例として第１のアンテナ群１９１４−１を使用して、送信器１０２は、第１のアンテナ群１９１４−１内のアンテナ１９１２−ａ．．．１９１２−ｄの受信器１２０（又は割り当てられた焦点）への近さに基づいて、振幅（及び／又は位相）の異なる値を様々なアンテナ１９１２−ａ．．．１９１２−ｄに割り当てられ得る。例えば、受信器１２０に最も近い第１のアンテナ１９１２に振幅の第１の値を割り当て、受信器１２０からさらに遠くにある第２のアンテナ１９１２に、振幅の第１の値よりも大きい振幅の第２の値を割り当てるなどし得る（例えば、第１のアンテナ群１９１４−１が３つ以上のアンテナを含む場合）。
【０３１１】
[00365]  図１９Ｂを参照すると、受信器１２０は、アンテナアレイ１９１０の中心からオフセット（例えば、中心から左側にオフセット）されている。この特定の例では、受信器１２０が左側にオフセットされている場合でも、アンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２は、第１の焦点（Ｆ１）に割り当てられ、他のアンテナ群１９１４内のアンテナ１９１２は、第２の焦点（Ｆ２）に割り当てられる。しかしながら、受信器１２０は、いずれの特定の群内のアンテナ１９１２からも等距離にない。そのため、送信器１０２は、それぞれのアンテナ群ごとに特定の伝送特性の異なる値を決定（又は選択）し得る。
【０３１２】
[00366]  例えば、振幅の第１の値は、アンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２について決定することができ、振幅の第２の値は、アンテナ群１９１４−ｎ内のアンテナ１９１２について決定することができ、振幅の第３の値は、アンテナ群１９１４−１内のアンテナ１９１２について決定することができる。この特定の例では、第３の値は、第１の値及び第２の値よりも大きく、第２の値は、第２のアンテナ群１９１４−２及び第ｎのアンテナ群１９１４−ｎに対する受信器１２０の位置に応じて、第１の値よりも大きい場合もあれば又は大きくない場合もある。このように、電磁波１９１６−Ａは、第１の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ａが振幅の第１の値で送信されることを表示し、電磁波１９１６−Ｂは、第１の破線のパターンと異なる第２の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ｎが振幅の第２の値で送信されることを表示し、及び電磁波１９１６−Ｂは、第１の破線のパターン及び第２の破線のパターンと異なる第３の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ｃが振幅の第３の値で送信されることを表示している。
【０３１３】
[00367]  いくつかの実施形態では、特定の伝送特性の値は、上記で説明したようにそれぞれのアンテナ群内で異なる。例えば、図１９Ｂに図示されている各アンテナ群１９１４内では、送信器１０２は、アンテナ群１９１４内のアンテナ１９１２−ａ．．．１９１２−ｂの受信器１２０（又は割り当てられた焦点）への近さに基づいて、各アンテナ群１９１４内の様々なアンテナ１９１２に異なる振幅（及び／又は位相）の値を割り当てられ得る。
【０３１４】
[00368]  図１９Ｃを参照すると、受信器１２０は、アンテナアレイ１９１０の中心からオフセット（例えば、中心から右側にオフセット）されている。図１９Ｃに図示されているシナリオは、図１９Ｂに図示されているシナリオと反対である。したがって、簡潔にするために、ここでは重複する説明はしない。
【０３１５】
[00369]  図１９Ｄを参照すると、受信器１２０は、アンテナアレイ１９１０の中心からオフセット（例えば、中心から右側にオフセット）されている。この特定の例では、受信器１２０がオフセットされているため、第２のアンテナ群１９１４−２内の少なくとも１つのアンテナ１９１２が第１の焦点（Ｆ１）に割り当てられ、第１のアンテナ群１９１４−１内の少なくとも１つのアンテナ１９１２も第１の焦点（Ｆ１）に割り当てられている。さらに、第２のアンテナ群１９１４−２内の少なくとも１つのアンテナ１９１２が第２の焦点（Ｆ２）に割り当てられ、第１のアンテナ群１９１４−１内の少なくとも１つのアンテナ１９１２も第２の焦点（Ｆ２）に割り当てられている。このような実施形態では、送信器１０２は、各アンテナ群１９１４内の各アンテナ１９１２について特定の伝送特性の値を決定することができる。例えば、振幅の第１の値は、第２のアンテナ群１９１４−２内の第１のアンテナ１９１４について決定することができ、振幅の第２の値は、第２のアンテナ群１９１４−２内の第２のアンテナ１９１４について等、（必要に応じて同様に）決定することができ、振幅の第３の値は、第１のアンテナ群１９１４−１内の第１のアンテナ１９１４について決定することができ、振幅の第４の値は、第１のアンテナ群１９１４−１内の第２のアンテナ１９１４について等、必要に応じて同様に決定することができる。いくつかの実施形態では、第１の値、第２の値、第３の値及び第４の値は、異なる一方、いくつかの実施形態では、値の１つ又は複数は、同じである。例えば、受信器１２０が第１のアンテナ群１９１４−１内のアンテナ１９１２及び第２のアンテナ群１９１４−２内のアンテナ１９１２から等距離にある場合、（ｉ）第１の値及び第３の値は、同じであり得、（ｉｉ）第２の値及び第４の値は同じであり得るが、しかし第１の値及び第３の値と異なる。
【０３１６】
[00370]  いくつかの実施形態では、第１の焦点（Ｆ１）に対する第２の焦点（Ｆ２）の位置は、アンテナアレイ１９１０に対する受信器１２０の位置に従って変わる。例えば、図１９Ｄを参照すると、第２の焦点（Ｆ２）は、受信器１２０がアンテナアレイ１９１０の中心の右側に位置決めされている場合でも、第１の焦点（Ｆ１）と垂直に位置合わせされて示されている。しかしながら、受信器１２０が中心の右側にあるとき、第２の焦点（Ｆ２）は、右にシフトすることができ、これにより第２の焦点（Ｆ２）がもはや第１の焦点（Ｆ１）と垂直に位置合わせされないようになっている。受信器１２０が中心の左側にあるとき、第２の焦点（Ｆ２）は、左にもシフトし得る。
【０３１７】
[00371]  図示されている実施形態は、２つの焦点を示しているが、いくつかの実施形態では３つ以上の焦点が使用される。例えば、第１の焦点は、受信器の位置に位置決めされる一方、他の２つの焦点は、受信器の位置から離れて位置決めされ、２つの焦点の一方が受信器の位置の左側にあり、２つの焦点のもう一方が受信器の位置の右側にある（すなわち焦点の三角形が形成され、三角形の先端が受信器の位置にある）。加えて、受信器の位置が中心から外れている場合、第２の焦点（Ｆ２）は、概して、アレイの中心から受信器の位置に延びる線の方向に、すなわち斜線に沿って第１の焦点（Ｆ１）よりもさらに離れた点に配置することができる。２つの焦点の完全に水平な位置合わせも使用し得る（例えば、第１の焦点は、受信器の位置の左側にあり、第２の焦点は、受信器の位置の右側にある）。全般的に、受信器がアンテナアレイから離れるほど、アンテナアレイからさらに離して、第２の焦点を配置しなければならない（すなわち第１の焦点と第２の焦点との間の隔たりが大きくなる）ことが観察されている。
【０３１８】
[00372]  いくつかの実施形態では、少なくとも１つのアンテナ群１９１４が遮断されている。少なくとも１つのアンテナ群１９１４の最も近いアンテナと、受信器１２０との間の縁部間の差異が閾値（例えば、第２の閾値距離よりも大きい）を満たすとき、少なくとも１つのアンテナ群１９１４を遮断することができる。いくつかの実施形態では、アンテナ群のサブセット（例えば、２つ）を使用して、十分な電力を受信器に転送することができ、したがって、残りのアンテナ群は、この追加理由のために遮断することができる。
【０３１９】
[00373]  図１９Ｅは、いくつかの実施形態による、伝送特性の値を決定するためのシステムを図示する。示されているように、送信器１０２は、送信器１０２が充電を必要としているデバイスの要求に応えることができる区域である作業（例えば、動作）空間を含む。作業空間の少なくとも一部は、グリッド１３０に分割することができ、グリッド１９３０の各セルは、１つ又は複数の伝送特性の対応する値と関連付けされ、それは、（例えば、最適な電力集中条件が個々のそれぞれのセルに対して実現され、次にアンテナアレイに最適な電力集中条件を実現させた値が、受信器がそれぞれのセル内にあることが判定され次第、アンテナアレイが使用することになるビーム設定として格納されるまで、アンテナ群のそれぞれにおける伝送特性の異なる値を使用して、アンテナアレイに、グリッド１９３０の各それぞれのセルに送信させることによって）事前に決定することができる。
【０３２０】
[00374]  いくつかの実施形態では、１つ又は複数の伝送特性の対応する値は、送信器１０２のメモリ（例えば、図２Ａのメモリ２０６）に格納される。このような実施形態では、送信器１０２は、後に取り出すために、対応する値をデータ構造に格納し、系統化する１つ又は複数のビームルックアップテーブル２４０（図２Ａ）を含むことができる。対応する値は、第１の焦点（Ｆ１）に送信するアンテナの値及び第２の焦点（Ｆ２）に送信するアンテナの値を含むことができる。換言すれば、対応する値の第１のセットが選択されて、第１の焦点（Ｆ１）に波を向け、対応する値の第２のセットが選択されて、第２の焦点（Ｆ２）に波を向ける。
【０３２１】
[00375]  例示のために、送信器１０２は、受信器１２０がグリッド１９３０のゾーン３内に位置することを判定することができる。受信器１２０がグリッド１９３０のゾーン３内に位置するという判定に応答して、送信器１０２は、受信器１２０がグリッド１９３０のゾーン３内に位置していることに基づいて、１つ又は複数の伝送特性の値を決定する（例えば、ルックアップテーブルを使用して取り出す）。例えば、送信器１０２は、メモリ２０６に格納されたビームルックアップテーブル２４０を参照して、受信器１２０がグリッド１９３０のゾーン３内に位置するときの１つ又は複数の伝送特性の適切な値を見つけることができる。
【０３２２】
[00376]  別の例では、送信器１０２は、１つ又は複数の伝送特性の適切な値を動的に計算することができる。適切な値は、第１の焦点（Ｆ１）（すなわち受信器１２０の位置）に送信するアンテナの値及び第２の焦点（Ｆ２）に送信するアンテナの値を含むことができる。各セルのサイズは、状況に応じて変わる場合があり、図１９Ｅに描かれているサイズ寸法の例は、例示目的で使用されている非限定的な例であることがわかる。
【０３２３】
[00377]  いくつかの実施形態では、送信器１０２が作業空間の既定の領域（例えば、図１９Ｅに網掛けで示されている、「遮断領域」）内の人若しくは動物（又は何らかの他の感応性対象物）を検出すると、各アンテナ群が遮断される。各アンテナ群は、遮断されて、いかなる感応性対象物も電磁エネルギーに曝露しないようにする。これは、例えば、アンテナアレイが動作しているとき、遮断領域での電磁エネルギーの電力レベルが作業空間の他の領域での電磁エネルギーの電力レベルよりも高いためである（例えば、図１７ＢのLocal Minの左側の区域が「遮断区域」に相当し得る）。既定の領域は、送信器１０２の長さ（又は長さよりも短い何らかの距離）にわたり得る。
【０３２４】
[00378]  図２０は、いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力送信の方法２０００を示すフロー図である。方法２０００の動作（例えば、ステップ）は、送信器のコントローラ（例えば、図２Ａの送信器１０２のプロセッサ２０４、上記で図２Ａを参照して論述した単一の集積回路であり得る）によって行うことができる。図２０に示されている動作の少なくとも一部は、コンピュータメモリ又はコンピュータ可読記憶媒体（例えば、図２Ａの送信器１０２のメモリ２０６）に格納された命令に対応する。
【０３２５】
[00379]  方法２０００は、アンテナアレイ（例えば、図１９Ａのアンテナアレイ１９１０）を含むワイヤレス電力送信デバイス（例えば、図１の送信器１０２）で実行（２００２）され、アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナ（例えば、アンテナ群１９１４−ｎに示されているアンテナ１９１２−ｅ．．．１９１２−ｈ）の第１のアンテナ群（例えば、図１９Ａのアンテナ群１９１４−２）と、第１のアンテナ群とは別個の少なくとも２つのアンテナ（例えば、アンテナ群１９１４−ｎに示されているアンテナ１９１２−ａ．．．１９１２−ｄ）の第２のアンテナ群とを含む。ワイヤレス電力送信デバイスは、以下で論述する動作を実行する（又は実行させる）コントローラ（例えば、図２Ａの送信器１０２のプロセッサ２０４）と通信し得る。いくつかの実施形態では、第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナ及び第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナは、同一平面上にある（例えば、各アンテナは、アンテナアレイ１１０から離隔して同じ高さまで延在し、これにより共通の平面を有する）。加えて、第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナ及び第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナは、軸に沿って同一直線上に位置合わせされている場合がある（例えば、図１９Ａに示されているアンテナ１９１２は、アンテナアレイ１９１０の長さにわたって延びる軸に沿って同一直線上に位置合わせされている）。
【０３２６】
[00380]  いくつかの実施形態では、各群内のアンテナも共偏波され、図３〜図９を参照してより詳細に論述したように垂直な放射パターンを有する。これらの特性を示すアンテナ（図１０〜図１６に関して論述したアンテナなど）のいずれかをこれらのアンテナ群内で使用することができる。いくつかの実施形態では、アンテナアレイは、アンテナの第１のアンテナ群内及び第２のアンテナ群内のアンテナのそれぞれが、サイズの最大寸法が０．２５λ未満である小型化されたアンテナアレイである。
【０３２７】
[00381]  いくつかの実施形態では、アンテナアレイは、第１のアンテナ群及び第２のアンテナ群と異なる、少なくとも２つのアンテナ（例えば、図１９Ａのアンテナ群１９１４−１に示されているアンテナ１９１２−ｉ．．．１９１２−ｌ）を有する第３のアンテナ群を含む。このような実施形態では、第１のアンテナ群（例えば、図１９Ａの群１９１４−２）は、アンテナアレイ内の第２のアンテナ群と第３のアンテナ群との間に位置決めされ、第１のアンテナ群は、少なくともゼロでない間隔距離だけ第２のアンテナ群及び第３のアンテナ群から離隔されている。さらに、第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナは、アンテナアレイの中心部領域に位置決めされており、第２のアンテナ群及び第３のアンテナ群のそれぞれの少なくとも２つのアンテナは、それぞれアンテナアレイの対向する縁部領域の近くに位置決めされている。いくつかの実施形態では、第２のアンテナ群及び第３のアンテナ群は、同じ数のアンテナを含み、第１のアンテナ群は、その同じ数よりも少ない数のアンテナを含む（又はその逆の場合もある）。代わりに、いくつかの実施形態では、各アンテナ群は、同じ数のアンテナを含む（例えば、図１８Ａのアンテナ群１８１４−１〜１８１４−４は、同じ数のアンテナを含む）。
【０３２８】
[00382]  いくつかの実施形態では、方法２０００は、ワイヤレス電力受信デバイス（例えば、図１の受信器１２０）から、ワイヤレス電力受信デバイスの位置がそれから判定される信号を受信すること（２００４）を含む。いくつかの実施形態では、送信器１０２は、信号の信号強度、三角測量及び／又は応答時間に基づいてワイヤレス電力受信デバイスの位置を判定する（例えば、受信器１２０は、信号が送信されたときの時刻を記録し、これは、次に、送信器で信号が受信された時刻の記録と比較される）。代わりに又は加えて、方法２０００は、（ｉ）信号の位相を検出することと、（ｉｉ）信号の位相に基づいて、アンテナアレイに対する受信デバイスの位置を判定することとを含む。いくつかの実施形態では、受信デバイスは、送信デバイスにその正確な位置（例えば、０．５ｃｍ以内）を送信する。いくつかの実施形態では、受信デバイスは、ＧＰＳ（地球投影位置決定衛星など）又は他の地理的位置受信器のような、その位置を判定するための位置検出デバイスを含み、対応する信号中のＧＰＳデータを送信器に送る。いくつかの実施形態では、位置は、ワイヤレス電力受信デバイスの推定位置又はおよその位置である。このような実施形態では、推定に基づいて、受信器は、送信器１０２の送信場の特定の所定の部分内にあると判定することができる（例えば、図１９Ｅに図示されているゾーン／セルの１つ内にあると判定される）。
【０３２９】
[00383]  いくつかの実施形態では（ステップ２００４に加えて又はその代替的選択肢として）、ワイヤレス電力受信デバイスの位置は、受信電力を最大化する各送信アンテナ素子の最適な位相を最初に決定することによって判定され、これは、アンテナ素子の給電位相を回転させ、受信電力を監視することによって達成される。上記のことを行ういくつかの方法があり、それらには、（ｉ）すべてのアンテナをアクティブ化すること（すなわちオンにすること）から始めて、既知の位相又は任意の位相で送信し、各アンテナ素子の位相を順次走査し、受信電力を監視し、受信電力を最大化する最適な位相を記録すること、（ｉｉ）１つの基準アンテナのみをアクティブ化することから始めて、第２のアンテナを順次アクティブ化し、受信電力を監視しながら第２のアンテナの位相を走査し、受信電力を最大化する最適な位相を記録し、アンテナをオフに切り替え、すべての送信アンテナが較正されるまでこの手順を繰り返すこと、及び（ｉｉｉ）１つの基準アンテナのみをアクティブ化することから始めて、新たにアクティブ化されたアンテナの位相を走査しながら各アンテナを順次アクティブ化し、次にすべての送信アンテナがアクティブ化されるまでアンテナを追加し続けること（又は（ｉ）〜（ｉｉｉ）の任意の組み合わせ）が含まれる。受信電力を最大化する最適な位相が決定されたら、次に、方法２０００は、決定された最適な位相に基づいてワイヤレス電力受信デバイスの位置を判定することを含むことができる。
【０３３０】
[00384]  いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力受信デバイスは、電子デバイス（例えば、移動電話、腕時計、ＴＶリモート、バッテリ等）と、電子デバイスと結合された（例えば、電子デバイス内に埋め込まれているか又は電子デバイスと一体化された）ワイヤレス電力受信回路（例えば、電力受信アンテナ、整流器回路及び電力変換装置を含む受信器１２０）とを含む。
【０３３１】
[00385]  いくつかの実施形態では、方法２０００は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置に基づいて、（ｉ）第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナによる電磁波の送信に使用される第１の伝送特性の第１の値と、（ｉｉ）第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナによる電磁波の送信に使用される、第１の値とは別個の第１の伝送特性の第２の値とを選択すること（２００６）を含む。例えば、以下で論述するように、これらの値は、信号の好適な振幅、位相及び／又は偏波であり得る。いくつかの実施形態では、第２の値は、第１の値よりも大きい（例えば、受信器１２０が第１のアンテナ群に最も近い場合）。加えて、第１の値及び第２の値は、動的に決定することが可能であるか又はそれらを事前に決定することが可能である。加えて、いくつかの実施形態では、第１の値及び第２の値は、ルックアップテーブル（例えば、図２Ａのビームルックアップテーブル２４０）に格納される。このような実施形態では、第１の値及び第２の値を選択すること（２００６）は、ルックアップテーブルから第１の値及び第２の値を取得することを含む。
【０３３２】
[00386]  いくつかの実施形態では、第１の値及び第２の値を選択する（２００６）前に、方法２０００は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置が複数のセル（例えば、図１９Ｅのグリッド１９３０のゾーン３）の第１のセル内にあることを判定することを含む。このような実施形態では、第１の値及び第２の値を選択すること（２００６）は、第１のセルを割り当てられた値を使用することを含み、この値は、ルックアップテーブルに格納されている場合がある。グリッド１９３０を使用して、伝送特性の値を選択することについては、図１９Ｅを参照して詳細に論述している。
【０３３３】
[00387]  第１の伝送特性は、電磁波の送信の振幅（例えば、電力レベル値）であり得る。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力送信デバイスは、他の伝送特性の追加の値も同様に選択する。例えば、ワイヤレス電力送信デバイスは、位相、偏波等のそれぞれの値も選択し得る。伝送特性の値を選択することについては、上記で図１９Ａ〜図１９Ｅを参照してさらに詳細に論述している。
【０３３４】
[00388]  いくつかの実施形態では、方法２０００は、第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第１の伝送特性の第１の値を有する第１の電磁波をワイヤレス電気受信デバイスの位置に送信すること（２００８）を含む。例えば、図１９Ａを参照すると、アンテナ群１９１４−２に示されているアンテナ１９１２−ｅ．．．１９１２−ｈは、電磁波１９１６−Ａを受信器１２０の位置に送信している（例えば、第１の焦点（Ｆ１）に送信する）。電磁波１９１６−Ａは、第１の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ａが第１の伝送特性の第１の値で送信されることを表示している。
【０３３５】
[00389]  いくつかの実施形態では、方法２０００は、第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第１の伝送特性の第２の値で第２の電磁波を、ワイヤレス電力受信デバイスの位置よりもワイヤレス電力送信デバイスからさらに遠くにある焦点に送信すること（２０１０）を含む。例えば、図１９Ａを参照すると、アンテナ群１９１４−ｎ内に示されているアンテナ１９１２−ａ．．．１９１２−ｄ（又はアンテナ群１９１４−１内に示されているアンテナ１９１２−ｉ．．．１９１２−ｌ）は、電磁波１９１６−Ｎを第２の焦点（Ｆ２）に送信し、この場合、Ｆ２は、受信器１２０の位置よりも送信器１０２からさらに遠くにある（第１の焦点（Ｆ１）は、受信器の位置にある）。電磁波１９１６−Ｂは、第１の破線のパターンと異なる第２の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ｂが第１の伝送特性の第２の値で送信されることを表示している。焦点に電磁波を送信することについては、上記で図１８Ａ〜図１８Ｃ及び図１９Ａ〜図１９Ｅを参照してさらに詳細に論述している。
【０３３６】
[00390]  ワイヤレス電力受信デバイスは、少なくとも第１の電磁波からのエネルギーを使用して、ワイヤレス電力受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電する。別の言い方をすれば、第１の電磁波及び第２の電磁波を送信することにより、（例えば、図１７Ｂの電力プロファイル１７０２に示されているように）ワイヤレス電力受信デバイスの位置の近くのレベルの電磁エネルギーを生成し、ワイヤレス電力受信は、ＥＭエネルギー（すなわちＥＭエネルギーのレベルの少なくとも一部）を使用して、ワイヤレス電力受信デバイスに電力供給するか又はそれを充電する。
【０３３７】
[00391]  いくつかの実施形態では、第１の値及び第２の値を選択するステップ（２００６）並びに送信するステップ（２００８）及び（２０１０）前に、方法２０００は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置がアンテナアレイから十分離れた距離である（例えば、受信デバイスが送信デバイスから１２ｃｍ以上離れた位置にあるなど、ワイヤレス電力受信デバイスとアンテナアレイとの間の離隔距離が閾値離隔距離を満たしている）と判定することを含む。ワイヤレス電力受信デバイスの位置がアンテナアレイから十分離れた距離であるという判定に従い、方法２０００は、選択するステップ（２００６）並びに送信するステップ（２００８）及び（２０１０）に進む。また、ワイヤレス電力受信デバイスの位置がアンテナアレイから十分離れた距離でない（すなわち１波長又は半波長よりも近いなど、ワイヤレス電力受信デバイスがアンテナアレイに近接している）という判定に従い、方法２０００は、第１のアンテナ群内及び第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第１の電磁波及び第２の電磁波をワイヤレス電力受信デバイスの位置に送信することを含む（すなわち単一の焦点が使用される）。
【０３３８】
[0392]  いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力受信デバイスの位置は、アンテナアレイから離れて延在する軸に沿って位置決めされ、焦点は、軸に沿ってアンテナアレイからさらに遠くにある。換言すれば、ワイヤレス電力受信デバイスの位置及び焦点は、ワイヤレス電力送信デバイスに対して同軸方向に位置決めされる。例えば、図１９Ａを参照すると、ワイヤレス電力受信デバイスの位置及び第２の焦点（Ｆ２）は、垂直に位置合わせされている。代わりに、いくつかの実施形態では、焦点は、（例えば、図１９Ｃ及び図１９Ｄに示されているように）ワイヤレス電力受信デバイスの位置からある方向にオフセットされている。
【０３３９】
[00393]  いくつかの実施形態では、第１の電磁波及び第２の電磁波を送信することにより、アンテナアレイから第１の距離で電磁エネルギーの局所極小を生成し（例えば、図１７ＢのLocal Min）、アンテナアレイからの距離が第１の距離よりも大きい第２の距離で電磁エネルギーの局所極大を生成する（例えば、図１７ＢのLocal Max）。さらに、ワイヤレス電力受信デバイスの位置は、アンテナアレイからの第２の距離よりも大きい第３の距離にある場合がある。例えば、図１７Ｂを参照すると、局所極小及び局所極大は、２つの異なる距離で形成され、受信器１２０の位置は、この２つの異なる距離よりも大きい何らかの距離にある。
【０３４０】
[00394]  さらに、いくつかの実施形態では、第１の電磁波及び第２の電磁波は波長（λ）を有し、第２の距離と第３の距離との間の差異は、ｍ＊λ以下である。なお、「ｍ」は、およそ０．２５〜５の範囲であり得る数である。さらに、いくつかの実施形態では、電磁エネルギーの局所極大は、第１の電力レベルを有し、第１の電磁波及び第２の電磁波を送信することにより、局所極大からｍ＊λの距離で第２の電力レベルを有する濃度（例えば、球体）の電磁エネルギーを生成する。第２の電力レベルは、所定の量だけ第１の電力レベルよりも低い。所定の量は、０．５ｄＢ〜５ｄＢの範囲であり得る。ただし、用途に応じて（例えば、アンテナアレイのサイズ及び供給電力に応じて）、これよりも大きい値が可能である。電磁エネルギーの濃度については、上記で図１７Ａ〜図１７Ｂを参照してさらに詳細に論述している。
【０３４１】
[00395]  アンテナアレイが第３のアンテナ群を含む実施形態では、方法２０００は、第３のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナにより、第１の伝送特性の第２の値で第３の電磁波を、ワイヤレス電力受信デバイスの位置よりもワイヤレス電力送信デバイスからさらに遠くにある焦点に送信すること（２０１２）を含む。例えば、図１９Ａを参照すると、アンテナ群１９１４−１に示されているアンテナ１９１２−ｉ．．．１９１２−ｌは、電磁波１９１６−Ｂを第２の焦点（Ｆ２）に送信し、この場合、Ｆ２は、受信器１２０の位置よりも送信器１０２からさらに遠くにある。電磁波１９１６−Ｂは、第１の破線のパターンと異なる第２の破線のパターンを有して示され、電磁波１９１６−Ｎが第１の伝送特性の第２の値で送信されることを表示している。いくつかの実施形態では、電磁波１９１６−Ｂは、第１の値及び第２の値と異なる第１の伝送特性の第３の値で送信される（例えば、図１９Ｃ及び図１９Ｄの受信器１２０が中心から左側にオフセットされている場合又は中心から右側にオフセットされている場合）。
【０３４２】
[00396]  いくつかの実施形態では、選択すること（２００６）は、（ｉ）第１のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナの各アンテナ、（ｉｉ）第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナの各アンテナ、及び（ｉｉｉ）任意選択的に、第３のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナの各アンテナのそれぞれの位相設定を選択することも含む。さらに、いくつかの実施形態では、第２のアンテナ群内の少なくとも２つのアンテナのそれぞれの位相設定及び第３のアンテナ群の少なくとも２つのアンテナのそれぞれの位相設定は、同じである。しかしながら、いくつかの実施形態では、各群内の少なくとも２つのアンテナのそれぞれの位相設定は、異なり得る。位相設定を選択することについては、上記で図１８Ｄ及び図１８Ｅを参照してさらに詳細に論述されている。
【０３４３】
[00397]  上記で言及したように、いくつかの実施形態では、アンテナアレイの各群内のアンテナも共偏波されている（すなわち、それらは、同じ偏波を有する）。本発明者らは、（各アンテナが水平偏波にせよ、垂直偏波にせよ、いずれにしても）同じ偏波を選択することが、（上記で論述したように）最高レベルの放射効率を実現するために重要であり、最高レベルの放射効率を実現する同じ偏波は、いずれのアレイ群構成が使用されるかによって決まることを発見した。例えば、３−２−３アレイ群構成（例えば、図１５Ｈ−１に示されているような第１のアンテナ群内の３つのアンテナ、第２のアンテナ群内の２つのアンテナ及び第３のアンテナ群内の３つのアンテナ）を使用する場合、本発明者らは、同じ偏波は、群のそれぞれのアンテナがその上に配置されているアンテナアレイの表面に対して水平であることを発見した（例えば、図１５Ｈ−１に示されているように、３−２−３アレイ群構成を使用することを、アレイ内のすべてのアンテナが水平偏波されていることと組み合わせると、７７％の放射効率が得られた）。別の例として、２−２−２−２アレイ群構成を使用する場合、同じ偏波は、群のそれぞれのアンテナがその上に配置されているアンテナアレイの表面に対して垂直である（例えば、図１５Ｈ−３に示されているように、２−２−２−２アレイ群構成を使用することを、アレイ内のすべてのアンテナが垂直偏波されていることと組み合わせると、６４％の放射効率が得られた）。これらの特定のアレイ群構成は、単なる例であり、多数の他の構成も本明細書に記載されており、本明細書を読めば当業者に容易に明らかになるであろう。
【０３４４】
[00398]  図２１は、いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力送信の方法２１００を示すフロー図である。方法２１００の動作（例えば、ステップ）は、送信器のコントローラ（例えば、図２Ａの送信器１０２のプロセッサ２０４、上記で図２Ａを参照して論述した単一の集積回路であり得る）によって行うことができる。図２１に示されている動作の少なくとも一部は、コンピュータメモリ又はコンピュータ可読記憶媒体（例えば、図２Ａの送信器１０２のメモリ２０６）に格納された命令に対応する。
【０３４５】
[00399]  方法２１００は、アンテナアレイ（例えば、図１９Ａのアンテナアレイ１９１０、図１８Ａのアンテナアレイ１８１０等）を含むワイヤレス電力送信デバイス（例えば、図１の送信器１０２）で実行（２１０２）される。いくつかの実施形態では、アンテナアレイは、少なくとも２つのアンテナの第１のアンテナ群と、第１のアンテナ群とは別個の少なくとも２つのアンテナの第２のアンテナ群とを含む（２１１２）。第１のアンテナ群及び第２のアンテナ群は、図１８Ａ〜図１９Ｅに図示されているアンテナ群の１つ又は複数で構成され得る。ワイヤレス電力送信デバイスの構造については、上記で方法２０００（例えば、ステップ２００２）に関連してさらに詳細に説明している。
【０３４６】
[00400]  いくつかの実施形態では、方法２１００は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置を検出すること（２１０４）を含む。例えば、ワイヤレス電力受信デバイスは、ワイヤレス電力受信デバイスの位置がそれから判定される、ワイヤレス電力送信デバイスに信号を送ることができる。ワイヤレス電力受信デバイスの位置を検出することについては、上記で方法２０００（例えば、ステップ２００４）に関連して、さらに詳細に論述している。
【０３４７】
[00401]  いくつかの実施形態では、方法２１００は、アンテナアレイに対するワイヤレス電力受信デバイスの位置に基づいて電磁波の設定を決定すること（２１０６）を含む。例えば、ワイヤレス電力送信デバイスは、電磁波の送信に使用される伝送特性の値を選択することができる。伝送特性の値を選択することについては、上記で方法２０００（例えば、ステップ２００６）に関連して及び図１９Ａ〜図１９Ｅを参照してさらに詳細に論述している。
【０３４８】
[00402]  方法２１００は、アンテナアレイから離れた第１の距離で最大電力レベルを形成する電磁波を放射すること（２１０８）を含む。放射された電磁波の電力レベルは、最大電力レベルに比べて、少なくとも最大電力レベルから離れた既定のラジアル距離で既定の量だけ低下する。例えば、図１７Ａ及び図１７Ｂを参照すると、最大電力レベル（Ｐ１）からの既定のラジアル距離は、例えば、１λであり、Ｐ２における電力レベルは、最大電力レベル（Ｐ１）から既定の量だけ低下する（例えば、低下は、図１７Ｂに示されている）。いくつかの実施形態では、既定の量は、およそ１〜７ｄＢの範囲である量である。いくつかの他の実施形態では、既定の量は、およそ２〜５ｄＢの範囲である量である。いくつかの他の実施形態では、既定の量は、およそ３ｄＢである（２１１０）。Ｐ１及びＰ２については、上記で図１７Ａ〜図１８Ａを参照してさらに詳細に論述している。
【０３４９】
[00403]  上記で言及したように、いくつかの実施形態では、アンテナアレイは、アンテナの第１の群及びアンテナの第２の群を含む（２１１２）。このような実施形態では、ワイヤレス電力送信デバイスが電磁波を放射する（２１０８）と、ワイヤレス電力送信デバイスは、決定された設定から第１の設定を使用して、アンテナの第１の群内のアンテナ素子から第１の複数の電磁波を放射する（２１１４）。アンテナの第１の群内のアンテナ素子の第１の送信焦点は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置（例えば、図１８ＡのＦ１）である。
【０３５０】
[00404]  さらに、ワイヤレス電力送信デバイスは、決定された設定から第１の設定と異なる第２の設定を使用して、アンテナの第２の群内のアンテナ素子から第２の複数の電磁波も放射する（２１１６）。アンテナの第２の群内のアンテナ素子は、ワイヤレス電力受信デバイスの位置よりもアンテナアレイからさらに遠くにある別の位置である第２の送信焦点（例えば、図１８ＡのＦ２）を有する。一例として、図１８Ｂを参照すると、第１のアンテナ群１８１４−１内及び第４のアンテナ群１８１４−４内のアンテナ１８１２は、３ワットの電力で電磁波を第２の焦点（Ｆ２）に送信する一方、第２のアンテナ群１８１４−２内及び第３のアンテナ群１８１４−３内のアンテナ１８１２は、１ワットの電力で電磁波を第１の焦点（Ｆ１）に送信する。そのため、受信器１２０の位置から最も離れたアンテナ群内のアンテナ１８１２は、受信器１２０の位置に最も近いアンテナ群内のアンテナ１８１２に比べて高い電力レベルで電磁波を送信する。追加の例については、上記で図１８Ｃ〜図１８Ｅ及び図１９Ａ〜図１９Ｅを参照して論述している。
【０３５１】
[00405]  本明細書において本発明の説明に用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定することを意図されない。本発明の説明及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、単数形の「１つの（a）」、「１つの（an）」及び「その」は、文脈がそうでないことを特に明示しない限り、複数形も同様に含むことが意図される。また理解されるように、本明細書で用いられる「及び／又は」という用語は、関連して羅列される事項の１つ又は複数のいずれか及びすべての可能な組み合わせを指し、それらを包括する。さらに理解されるように、「含む」及び／又は「含んでいる」という用語は、本明細書で用いられる場合、記載される特徴、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を明示するが、１つ又は複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらの群の存在又は追加を除外するものではない。
【０３５２】
[00406]  上記の説明は、説明の便宜上、具体的な実施形態に関して記載されている。しかしながら、上記の例示的説明は、網羅的であること又は本発明を開示された形式そのものに限定するように意図されない。多数の修正形態及び変形形態が上記教示の観点から可能である。実施形態は、本発明の原理及びその実用的応用を最適に説明することにより、当業者が、意図された特定の使用に適したように様々な修正形態を伴って本発明及び様々な実施形態を最適に利用することが可能であるように選択及び記述された。
【図１】
2021529500.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ−１】
2021529500.tif 000007
【図３Ｂ−２】
2021529500.tif 000008
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ−１】
2021529500.tif 000013
【図４Ｂ−２】
2021529500.tif 000014
【図４Ｃ】
2021529500.tif 000015
【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
2021529500.tif 000018
【図６Ａ】
2021529500.tif 000019
【図６Ｂ−１】
2021529500.tif 000020
【図６Ｂ−２】
2021529500.tif 000021
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2021529500.tif 000023
【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2021529500.tif 000026
【図８Ａ】
2021529500.tif 000027
【図８Ｂ】
2021529500.tif 000028
【図８Ｃ】
2021529500.tif 000029
【図９Ａ−１】
2021529500.tif 000030
【図９Ａ−２】
2021529500.tif 000031
【図９Ａ−３】
2021529500.tif 000032
【図９Ｂ】
2021529500.tif 000033
【図９Ｃ】
2021529500.tif 000034
【図９Ｄ】
2021529500.tif 000035
【図９Ｅ】
2021529500.tif 000036
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
2021529500.tif 000039
【図１０Ｄ】
2021529500.tif 000040
【図１０Ｅ】
2021529500.tif 000041
【図１０Ｆ】
2021529500.tif 000042
【図１１Ａ】
2021529500.tif 000043
【図１１Ｂ】
2021529500.tif 000044
【図１１Ｃ−１】
2021529500.tif 000045
【図１１Ｃ−２】
2021529500.tif 000046
【図１１Ｃ−３】
2021529500.tif 000047
【図１２Ａ】
2021529500.tif 000048
【図１２Ｂ】
2021529500.tif 000049
【図１２Ｃ】
2021529500.tif 000050
【図１２Ｄ】
2021529500.tif 000051
【図１２Ｅ−１】
2021529500.tif 000052
【図１２Ｅ−２】
2021529500.tif 000053
【図１２Ｆ】
2021529500.tif 000054
【図１２Ｇ】
2021529500.tif 000055
【図１２Ｈ】
2021529500.tif 000056
【図１３Ａ】
2021529500.tif 000057
【図１３Ｂ−１】
2021529500.tif 000058
【図１３Ｂ−２】
2021529500.tif 000059
【図１３Ｃ】
2021529500.tif 000060
【図１３Ｄ】
2021529500.tif 000061
【図１３Ｅ】
2021529500.tif 000062
【図１３Ｆ】
2021529500.tif 000063
【図１３Ｇ】
2021529500.tif 000064
【図１４Ａ−１】
2021529500.tif 000065
【図１４Ａ−２】
2021529500.tif 000066
【図１４Ｂ】
2021529500.tif 000067
【図１４Ｃ】
2021529500.tif 000068
【図１４Ｄ】
2021529500.tif 000069
【図１４Ｅ】
2021529500.tif 000070
【図１４Ｆ】
2021529500.tif 000071
【図１５Ａ】
2021529500.tif 000072
【図１５Ｂ】
2021529500.tif 000073
【図１５Ｃ】
2021529500.tif 000074
【図１５Ｄ】
2021529500.tif 000075
【図１５Ｅ】
2021529500.tif 000076
【図１５Ｆ】
2021529500.tif 000077
【図１５Ｇ】
2021529500.tif 000078
【図１５Ｈ−１】
2021529500.tif 000079
【図１５Ｈ−２】
2021529500.tif 000080
【図１５Ｈ−３】
2021529500.tif 000081
【図１５Ｉ】
2021529500.tif 000082
【図１５Ｊ】
2021529500.tif 000083
【図１５Ｋ】
2021529500.tif 000084
【図１６Ａ】
2021529500.tif 000085
【図１６Ｂ】
2021529500.tif 000086
【図１６Ｃ】
2021529500.tif 000087
【図１６Ｄ】
2021529500.tif 000088
【図１６Ｅ】
2021529500.tif 000089
【図１７Ａ】
2021529500.tif 000090
【図１７Ｂ】
2021529500.tif 000091
【図１７Ｃ】
2021529500.tif 000092
【図１８Ａ】
2021529500.tif 000093
【図１８Ｂ】
2021529500.tif 000094
【図１８Ｃ】
2021529500.tif 000095
【図１８Ｄ】
2021529500.tif 000096
【図１８Ｅ】
2021529500.tif 000097
【図１８Ｆ】
2021529500.tif 000098
【図１８Ｇ】
2021529500.tif 000099
【図１９Ａ】
2021529500.tif 000100
【図１９Ｂ】
2021529500.tif 000101
【図１９Ｃ】
2021529500.tif 000102
【図１９Ｄ】
2021529500.tif 000103
【図１９Ｅ】
2021529500.tif 000104
【図２０】
2021529500.tif 000105
【図２１】
2021529500.tif 000106
【国際調査報告】
2021529500.tif 000107
2021529500.tif 000108
2021529500.tif 000109