(57)【要約】電子的に操作可能なアンテナは、少なくとも１つの被駆動要素、少なくとも１つの制御可能な平衡要素並びに被駆動要素及び制御可能な平衡要素が配置された支持構造体を含む。制御可能な平衡要素は変更可能な少なくとも１つの幾何学特性を有する。被駆動要素の放射角は、少なくともある程度、少なくとも１つの制御可能な平衡要素の幾何学的特性を修正することによって選択的に制御される。平衡要素は複数の導電セグメントを含み、その少なくともサブセットは被駆動要素の放射角を修正するようにそれぞれ電気的に相互接続される。
2010538531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的に操作可能なアンテナであって、
少なくとも１つの被駆動要素、
少なくとも１つの制御可能な平衡要素であって、変更可能な少なくとも１つの幾何学特性を有する少なくとも１つの制御可能な平衡要素、及び
該少なくとも１つの被駆動要素及び該少なくとも１つの制御可能な平衡要素が配置された支持構造体
を備え、
少なくともある程度、該少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学的特性を修正することによって、該少なくとも１つの被駆動要素の放射角が選択的に制御される、アンテナ。
【請求項２】
請求項１のアンテナにおいて、前記幾何学的特性が前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素の形状及び長さの少なくとも一方からなるアンテナ。
【請求項３】
請求項１のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素に対応付けられた前記少なくとも１つの幾何学的特性が、少なくとも１つの制御信号との関連で選択的に変更可能である、アンテナ。
【請求項４】
請求項１のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの平衡要素がグランドに対して選択的に接続可能である、アンテナ。
【請求項５】
請求項１のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素が複数の導電セグメントを備えたアンテナ。
【請求項６】
請求項５のアンテナにおいて、前記複数の導電セグメントの少なくとも第１のものが、前記少なくとも１つの被駆動要素の放射角を修正するように該複数の導電セグメントの少なくとも第２のものにそれぞれ電気的に接続されるように構成されたアンテナ。
【請求項７】
請求項５のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素がさらに、少なくとも１つのスイッチング素子を備え、該スイッチング素子が前記複数の導電セグメントのうちの第１及び第２の導電セグメントに接続されていて、該スイッチング素子が該第１及び第２の導電セグメントを選択的に電気的に相互接続するように動作するものである、アンテナ。
【請求項８】
請求項７のアンテナにおいて、前記少なくとも１つのスイッチング素子が少なくとも１つのダイオードからなるアンテナ。
【請求項９】
請求項５のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素がさらに複数のスイッチング素子からなり、該スイッチング素子の各々が前記複数の導電セグメントのうちの隣り合う２つの導電セグメント間に接続され、該導電セグメントの少なくともサブセットを電気的に相互接続して前記少なくとも１つの被駆動要素の放射角を修正するように該スイッチング素子がそれぞれ活性化されるように構成されたアンテナ。
【請求項１０】
請求項５のアンテナにおいて、前記複数の導電セグメントの各々が、該複数の導電セグメントの他のものから電気的に絶縁されると、前記少なくとも１つの被駆動要素に対して実質的に電気的に透明となるように構成されたアンテナ。
【請求項１１】
請求項１のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの被駆動要素が、前記制御可能な平衡要素の少なくとも一部が電圧源かグランドの一方に電気的に接続されたか否かに少なくともある程度基づいて、複数の周波数の範囲のうちの１つで動作できる、アンテナ。
【請求項１２】
請求項１のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの被駆動要素が、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、スロットアンテナ、マルチバンドアンテナ、単一帯域アンテナ、プレーナ反転Ｆアンテナ及び非プレーナ反転Ｆアンテナのうちの少なくとも１つからなるアンテナ。
【請求項１３】
請求項１のアンテナにおいて、前記支持構造体が誘電体基板か印刷回路基板のうちの１つであるアンテナ。
【請求項１４】
請求項１３のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの被駆動要素及び前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素のうちの少なくとも一方が前記誘電体基板上に印刷されたアンテナ。
【請求項１５】
請求項１のアンテナであって、さらに、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素に接続された制御回路を備え、該制御回路がそれに供給される少なくとも１つの制御信号を受信し、該少なくとも１つの制御信号に関連して該少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学特性を選択的に変化させるように動作するものであるアンテナ。
【請求項１６】
請求項１５のアンテナにおいて、前記制御回路がマルチプレクサを備えたアンテナ。
【請求項１７】
アンテナを電子的に操作する方法において、該アンテナが、少なくとも１つの被駆動要素、少なくとも１つの制御可能な平衡要素並びに該少なくとも１つの被駆動要素及び該少なくとも１つの制御可能な平衡要素が配置された支持構造体を備え、該方法が、
該少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学的特性を修正することによって該少なくとも１つの被駆動要素の放射角を選択的に制御するステップ
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７の方法において、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素が複数の導電セグメントを備え、前記少なくとも１つの被駆動要素の放射角を制御するステップが、該複数の導電セグメントの少なくともサブセットをそれぞれ電気的に相互接続することからなる方法。
【請求項１９】
請求項１８の方法において、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素がさらに少なくとも１つのスイッチング素子を備え、該スイッチング素子が前記複数の導電セグメントのうちの第１及び第２の導電セグメントに接続されていて、前記少なくとも１つの被駆動要素の放射角を制御するステップが該第１及び第２の導電セグメントを電気的に相互接続することからなる方法。
【請求項２０】
請求項１８の方法において、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素がさらに複数のスイッチング素子を備え、該スイッチング素子の各々が前記複数の導電セグメントの２つの隣り合う導電セグメントの間に接続されていて、前記少なくとも１つの被駆動要素の放射角を制御するステップが、該導電セグメントの少なくともサブセットを電気的に相互接続するように該スイッチング素子を活性化させることからなる方法。
【請求項２１】
請求項１７の方法であって、さらに、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも一部を電圧源かグランドの一方に電気的に接続することによって、前記少なくとも１つの被駆動要素を複数の範囲の周波数のうちの１つにおける動作のために構成するステップを備える方法。
【請求項２２】
請求項１７の方法であって、さらに、前記少なくとも１つの被駆動要素及び前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも一方を前記支持構造体に印刷するステップを備える方法。
【請求項２３】
請求項１の電子的に操作可能なアンテナを備えた集積回路。
【請求項２４】
通信システムであって、
送信機、及び
受信機
を備え、
該送信機及び該受信機の少なくとも一方が電子的に操作可能なアンテナを備え、該電子的に操作可能なアンテナが、
少なくとも１つの被駆動要素、
少なくとも１つの制御可能な平衡要素であって、変更可能な少なくとも１つの幾何学特性を有する少なくとも１つの制御可能な平衡要素、及び
該少なくとも１つの被駆動要素及び該少なくとも１つの制御可能な平衡要素が配置された支持構造体
を備え、
少なくともある程度、該少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学的特性を修正することによって、該少なくとも１つの被駆動要素の放射角が選択的に調整されることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略としてアンテナに関し、より具体的には放射及び受信ダイバシティを与えるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線プラットフォームは単一の手段においてよく見られる複数の無線機及びアンテナによってますます複雑になってきている。例えば、アンテナの放射及び受信ダイバシティを必要とする手段はよく、各々が他に対して異なる面に向けられた２以上のアンテナを利用する。例えば、任天堂Ｗｉｉ（Nintendo of America Inc.の登録商標）のゲームコンソールは異なる面に向けられた２つのアンテナを用いて受信ダイバシティを実施する。
【０００３】
しかし、そのような手段はかなりのスペースをとる個別のアンテナを必要とするので概して好ましいものではない。Ｗｉｉ（登録商標）のような製品についてはコンソールに充分な余裕があるが、例えば、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、無線ｅメールデバイス等のような小さな形成ファクタのデバイスは複数のアンテナを収容するスペースを確保することができない。例えば、現在開発中のプラットフォームは、各々が個々の対応のアンテナを持つ１２個ものアクティブ無線手段を有している。ＭＩＭＯ（複数入力複数出力）アプリケーション用の追加のアンテナを含めようとすると、そのような多数のアンテナを、例えば、標準ＦＲ−４（フレームレジスタント４）印刷回路基板（ＰＣＢ）に収めることがますます難しくなってしまう（ＦＲ−４は拠りファイバガラスマットで強化された樹脂エポキシの合成物である）。
【０００４】
最近提案された他の解決策は可変容量を用いて電子的に調整することを関与させる。しかし、この場合、アンテナの放射要素の共振周波数は変えられるが、アンテナの放射角度は変えられない。結果として、この技術はアンテナを操作するためには使用できない。
【０００５】
従って、従来のアンテナが抱える上記の問題の１以上に苛まされないアンテナへのニーズが存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、その例示的実施例において、電子的に操作可能なアンテナ及びアンテナを電子的に操作するための方法を提供することによって上記のニーズに応えるものである。
【０００７】
本発明の一側面によると、電子的に操作可能なアンテナは、少なくとも１つの被駆動要素、少なくとも１つの制御可能な平衡要素並びに被駆動要素及び制御可能な平衡要素が配置された支持構造体を含む。制御可能な平衡要素は変更可能な少なくとも１つの幾何学特性を有する。被駆動要素の放射角は、少なくともある程度、少なくとも１つの制御可能な平衡要素の幾何学的特性を修正することによって選択的に調整される。平衡要素は複数の導電セグメントを含み、その少なくともサブセットは被駆動要素の放射角を修正するようにそれぞれ電気的に相互接続される。
【０００８】
制御可能な平衡要素はさらに、複数の導電セグメントのうちの第１及び第２の導電セグメントに接続された少なくとも１つのスイッチング素子を含む。スイッチング素子は第１及び第２の導電セグメントを選択的に電気的に相互接続するように動作できる。被駆動要素はまた、制御可能な平衡要素の少なくとも一部が電圧源かグランドの一方に電気的に接続されたか否かに少なくともある程度基づいて複数の範囲の周波数のうちの１つで動作できる。
【０００９】
本発明の他の側面によると、少なくとも１つの被駆動要素、少なくとも１つの制御可能な平衡要素並びに被駆動要素及び制御可能な平衡要素が配置された支持構造体を含むアンテナを電子的に操作するための方法が開示される。その方法は、少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学的特性を修正することによって少なくとも１つの被駆動要素の放射角を選択的に制御するステップを含む。制御可能な平衡要素は複数の導電セグメントを含み、被駆動要素の放射角を制御するステップは、導電セグメントの少なくともサブセットをそれぞれ電気的に相互接続することを含む。同様に、制御可能な平衡要素はさらに、複数の導電セグメントのうちの第１及び第２の導電セグメントに接続された少なくとも１つのスイッチング素子を含み、被駆動要素の放射角を制御するステップが第１及び第２の導電セグメントを電気的に相互接続することを含む。
【００１０】
本発明の他の側面によると、通信システムは送信機及び受信機を含む。送信機及び／又は受信機は、少なくとも１つの被駆動要素、少なくとも１つの制御可能な平衡要素並びに被駆動要素及び制御可能な平衡要素が配置された支持構造体を含む電子的に操作可能なアンテナを含む。制御可能な平衡要素は変更可能な少なくとも１つの幾何学特性を有する。被駆動要素の放射角は、少なくともある程度、制御可能な平衡要素の幾何学的特性を修正することによって選択的に調整される。平衡要素は複数の導電セグメントを含む、その少なくともサブセットは被駆動要素の放射角を修正するようにそれぞれ電気的に相互接続されるように構成される。
【００１１】
本発明のこれら及び他の課題、特徴及び有利な効果は、その例示的実施例の、添付図面との関連で読まれるべき以降の詳細な説明から明らかなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の実施例によって形成された例示の電子的に操作可能なアンテナの少なくとも一部分を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは本発明の実施例による、図１に示した電子的に操作可能なアンテナの例示の被駆動要素の少なくとも一部分を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは本発明の実施例による、図１に示した電子的に操作可能なアンテナの例示の平衡要素の少なくとも一部分を示す平面図である。
【図３】図３は本発明の実施例による、図２Ｂに示す平衡要素の実装例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
複数の放射パターンをそこから得るように電子的に操作可能な例示のアンテナに関して、本発明の側面がここに記載される。ここでは具体的なデバイスの部材及び／又はこれらの部材の構成に対して参照がなされるが、本発明はこれら又はいずれか具体的なデバイスの部材及び／又は構成に限定されないことが理解されるべきである。本発明の技術は複数アンテナによる手段と同等なものを省スペースで実現することができるアンテナを好適に提供する。進歩的な技術を取り入れたアンテナは、ここに説明する技術を採用する当業者には明らかなように、例えば、但し限定ではなく、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、スロットアンテナ、複数及び単一帯域アンテナ、ＰＩＦＡ（プレーナ反転Ｆ型アンテナ）、非ＰＩＦＡ（非プレーナ反転Ｆ型アンテナ）等の基本的にあらゆるタイプのアンテナからなる。
【００１４】
図１は本発明の実施例によって形成された例示の電子的に操作可能なアンテナ１００の少なくとも一部分を示す断面図である。アンテナ１００は、ここではダイポールとして実装される被駆動要素１２０、並びに第１、第２及び第３の平衡要素１３１、１３２及び１３３を備える。平衡要素１３１、１３２及び１３３は図２Ｂ及び３でより詳しく図示する。平衡要素１３１、１３２及び１３３の各々は単層の印刷回路基板（ＰＣＢ）１１０又は代替の誘電体基板上に形成される（例えば、印刷される）。より具体的には、被駆動要素１２０はＰＣＢ１１０の上表面１１２上に適宜形成され、平衡要素１３１、１３２及び１３３は上表面の反対側のＰＣＢの裏表面１１４上に形成される。被駆動要素１２０は平衡要素１３１、１３２及び１３３からＰＣＢで構成される誘電体材料を介して電気的に絶縁される。本発明での使用に適した被駆動要素は、例えば、誘電体基板の上表面上に形成された金属構成物、又は基板の上表面上に少なくとも一部が伸張する独立した金属構成物で構成されたもの等であればよい。これらの例は、前述したダイポールアンテナにおけるような金属線で作製されたアンテナ、又は非プレーナ反転Ｆ型アンテナにおけるようなシート状の金属から打ち抜かれ、基板の上表面に予め形成されて取り付けられたアンテナ等である。
【００１５】
本実施例は、ＰＣＢ１１０の上表面１１２上の被駆動要素１２０並びにＰＣＢの裏面１１４上の平衡要素１３１、１３２及び１３３を図示するが、基本的には、構成部材の任意の向き及び／又は配列が、ここに開示される発明の技術との関連で使用できる。さらに、アンテナ１００を単一の被駆動要素１２０及び３個の平衡要素１３１、１３２及び１３３を備えるものとして示しているが、発明はいかなる特定数の被駆動要素及び／又は平衡要素に限定されるものではない。
【００１６】
１以上の平衡要素の幾何学的特性（例えば、長さ、形状等）を選択的に変えることによって、例えば、後述するように、平衡要素１３１、１３２、１３３の１以上をグランド又は代替の電圧源に電気的に接続することによって、それに従って被駆動要素１２０の放射角が、変動する対応の放射パターンを生成するように修正され、それはそれぞれパターン１４１、１４２として概念的に表現される。この態様において、アンテナ１００は、有利にも小型形状で、互いに対して異なる面で配置された複数のアンテナと等価な性能を与えることができる。さらに、各々が異なるインピーダンス及びそれに関連する対応の共振を有する複数の被駆動要素を含むことで、アンテナ１００は異なる周波数帯域でダイバシティ信号の放射及び受信を与えることができる。
【００１７】
図２ＡはＰＣＢ１１０の上表面１１２の平面図であり、発明の実施例によって、図１に記載された電子的に操作可能なアンテナ１００の被駆動要素１２０の少なくとも一部分を示している。被駆動要素１２０は好ましくは、例えば銅、アルミニウム、導電性インク等のような導電性金属を備える。単一の被駆動要素が示されているが、複数の被駆動要素を備えたアンテナも同様に考えられることが分かる。ダイポール実装の場合では、図示するように、例えば、７５オームフィード線のような伝送ライン２０２がアンテナによって放射された信号及び／又はアンテナから受信された信号を搬送するのに使用できる。伝送ライン２０２は被駆動要素の長さＬｄに沿って理想的には中央に集中された１以上の供給点２０４で被駆動要素１２０に接続される。この配置はよく中心供給型ダイポールといわれる。他の供給点構成も同様に考えられる。例えば、端部供給型ダイポール構成の場合には、伝送ラインは被駆動要素の対向する端部で被駆動要素と接続されることになる。
【００１８】
図２ＢはＰＣＢ１１０の底表面１１４の平面図であり、発明の実施例による図１に記載された電子的に操作可能なアンテナ１００の例示の平衡要素１３１、１３２、１３３の少なくとも一部分を示している。単一側面のＰＣＢが図示されているが、多層ＰＣＢも使用できる。多層のＰＣＢを用いる場合、各層が１以上の平衡要素を含むことができる。図から明らかなように、平衡要素１３１、１３２、１３３の各々は複数の導電セグメントを含む。具体的には、平衡要素１３１は導電セグメント２２０を備え、平衡要素１３２は導電セグメント２２２を備え、平衡要素１３３は導電セグメント２２４を備える。平衡要素各々の有効長Ｌｃは互いに直列接続された導電セグメント数の関数となる。
【００１９】
３個の平衡要素が図示されているが、より多くの平衡要素（例えば４個）又はより少ない平衡要素（例えば、２個）を備えるアンテナが同様に考えられることが分かるはずである。さらに、結合された平衡要素のそれぞれの長さの合計に等しい有効長を有する新たな平衡要素を形成するように２以上の平衡要素が電気的に相互接続されてもよい。１個の平衡要素のみを含むアンテナ構成も同様に考えられる。この構成では、平衡要素の導電セグメントが相互接続されないときにアンテナは非指向性放射パターン（例えば、等方性パターン）を呈し、それぞれの導電セグメントが相互接続されるときは指向性放射パターンを呈することになる。
【００２０】
図３は本発明の実施例による、図１に示した操作可能アンテナ１００の平衡要素１３１、１３２、１３３の例示の配列３００を示すブロック図である。前述したように、各平衡要素は好ましくは複数の導電セグメントを含む。なお、発明はいかなる具体的な数及び／又は形状の導電セグメントに限定されないことが分かるはずである。それぞれの導電セグメントはダイオード又は代替のスイッチング素子（例えば、電界効果トランジスタ）に相互接続される。好ましくは、各平衡要素は、個々のセグメントが接続されない場合に被駆動要素に対して本質的に透明となるように充分小さいサイズとなるように充分な数の導電セグメントに分割される。さらに、導電セグメントは互いに同じサイズ及び形状のものとして図示されているが、セグメントは同じサイズ又は形状である必要はない。
【００２１】
ここで使用する文言「透明」とは、被駆動要素の放射角の大幅な修正がないことを示唆することが意図されている。所与の平衡要素に対応付けられた複数の導電セグメントが直列に相互接続される場合、所与の平衡要素は好ましくは被駆動要素に対して非透明となるので、被駆動要素の放射角は平衡要素の有効長若しくは他の幾何学的特性及び／又は被駆動要素に対する平衡要素の位置に従って変化する。
【００２２】
より具体的には、第１の平衡要素１３１は好ましくは、複数の導電セグメント３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６及び３２７、並びに複数の相互接続ダイオード３５１、３５２、３５３、３５４、３５５及び３５６を含む。セグメント３２１の第１の端子がダイオード３５１のアノードに接続され、ダイオード３５１のカソードがセグメント３２２の第１の端子に接続され、セグメント３２２の第１の端子がダイオード３５２のアノードに接続され、ダイオード３５２のカソードがセグメント３２３の第１の端子に接続され、セグメント３２３の第１の端子がダイオード３５３のアノードに接続され、ダイオード３５３のカソードがセグメント３２４の第１の端子に接続され、セグメント３２５の第１の端子がダイオード３５５のアノードに接続され、ダイオード３５５のカソードがセグメント３２６の第１の端子に接続され、セグメント３２６の第１の端子がダイオード３５６のアノードに接続され、ダイオード３５６のカソードがセグメント３２７の第１の端子に接続される。
【００２３】
同様に、第２の平衡要素１３２は好ましくは、複数の導電セグメント３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６及び３３７、並びに複数の相互接続ダイオード３６１、３６２、３６３、３６４、３６５及び３６６を含む。セグメント３３１の第１の端子がダイオード３６１のアノードに接続され、ダイオード３６１のカソードがセグメント３３２の第１の端子に接続され、セグメント３３２の第１の端子がダイオード３６２のアノードに接続され、ダイオード３６２のカソードがセグメント３３３の第１の端子に接続され、セグメント３３３の第１の端子がダイオード３６３のアノードに接続され、ダイオード３６３のカソードがセグメント３３４の第１の端子に接続され、セグメント３３５の第１の端子がダイオード３６５のアノードに接続され、ダイオード３６５のカソードがセグメント３３６の第１の端子に接続され、セグメント３３６の第１の端子がダイオード３６６のアノードに接続され、ダイオード３６６のカソードがセグメント３３７の第１の端子に接続される。
【００２４】
第３の平衡要素１３３は好ましくは、複数の導電セグメント３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６及び３４７、並びに複数の相互接続ダイオード３７１、３７２、３７３、３７４、３７５及び３７６を含む。セグメント３４１の第１の端子がダイオード３７１のアノードに接続され、ダイオード３７１のカソードがセグメント３４２の第１の端子に接続され、セグメント３４２の第１の端子がダイオード３７２のアノードに接続され、ダイオード３７２のカソードがセグメント３４３の第１の端子に接続され、セグメント３４３の第１の端子がダイオード３７３のアノードに接続され、ダイオード３７３のカソードがセグメント３４４の第１の端子に接続され、セグメント３４５の第１の端子がダイオード３７５のアノードに接続され、ダイオード３７５のカソードがセグメント３４６の第１の端子に接続され、セグメント３４６の第１の端子がダイオード３７６のアノードに接続され、ダイオード３７６のカソードがセグメント３４７の第１の端子に接続される。
【００２５】
平衡要素１３１、１３２及び１３３は好ましくは第１の終端で電圧源に接続され、それは対応の回路３１１、３１２及び３１３をそれぞれ介してＶＣＣ（例えば、約３.０ボルト）となる。発明の一実施例によると、回路３１１、３１２及び３１３の各々はインダクタ（例えば、螺旋インダクタ）又は他の誘導性素子を備える。具体的には、回路３１１、３１２及び３１３におけるそれぞれ第１、第２及び第３のインダクタ各々の第１の端子はＶＣＣ又は代替の電圧源に第１のソースライン３１７を介して接続され、回路３１１における第１のインダクタの第２の端子は導電セグメント３２１の第２の端子に接続され、回路３１２における第２のインダクタの第２の端子は導電セグメント３３１の第２の端子に接続され、回路３３１における第３のインダクタの第２の端子は導電セグメント３４１の第２の端子に接続される。回路３１１、３１２及び３１３におけるインダクタは好ましくはそれぞれの意図する使用周波数範囲において低インピーダンス（例えば、１オーム未満）である。抵抗もインダクタの代わりに採用できるが、それぞれの平衡要素を電圧供給線３１７に接続するのにインダクタを用いることによって、平衡要素の有効インピーダンス、従ってアンテナの放射角はアンテナの動作周波数の関数として変えることができる。
【００２６】
発明の他の実施例では、回路３１１、３１２及び３１３の１以上はそれに接続される対応の平衡要素に所定の電流を供給するための電流源を備えていてもよい。この電流は所与の平衡要素におけるそれぞれのダイオードを、所与の平衡要素における導電セグメントを互いに直列に電気接続するように順方向バイアスするのに使用される。
【００２７】
各平衡要素１３１、１３２、１３３は制御回路３１４を介して、個々又は１以上の他の平衡要素との組合せで選択的に切り替えられ、それによってアンテナ１００（図１）の放射角を修正する。制御回路３１４は、グランド又は代替の電圧源に第２のソースライン３１８を介して接続された共通極並びに平衡要素１３１、１３２及び１３３の各々にそれぞれ接続された３個の端子、即ち、１、２及び３を有するスイッチ３１５を含むものとして概略的に記載される。なお、第１のソースラインと第２のソースライン間の電位差が、それぞれの平衡要素の直列ダイオードの各々の閾値電圧の合計に少なくとも等しく、ダイオードのブレークダウン電圧より大きい限りは、基本的に任意の電圧が第１及び第２のソースライン３１７及び３１８にそれぞれ印加され得る。所与の時間においてアンテナで平衡要素のうちのどれが接続されるかを選択するために、制御回路３１４に供給される少なくとも１つの制御信号ＣＴＬが用いられる。制御回路３１４は、当業者が上述の説明を読めば明らかなように、例えば、マルチプレクサ又は代替のスイッチング構成（伝送ゲート等）を用いて実装できる。
【００２８】
電圧（例えば、ＶＣＣ）は、制御回路３１４を介して第２のソースライン３１８に接続されるときに、所与の平衡要素のダイオードが順方向バイアスされてオンするようにする所与の平衡要素にわたって印加される。好ましくは、それぞれの平衡要素１３１、１３２、１３３におけるダイオードはそれに関する比較的低い順方向バイアス電圧を有する。例えば、通常のＰ−Ｎ接合ダイオードでは約０.６ボルトの順方向バイアス電圧であるのに対して、ショットキーダイオード及びゼロバイアス検出ダイオードは約０.２ボルト未満の順方向バイアス電圧（例えば、閾電圧）である。低い順方向バイアス電圧のダイオードを用いることによって、低電圧供給印加（例えば、約２.０ボルト）での平衡要素の動作が可能となる。
【００２９】
所与の平衡要素内のダイオードがオンすると、それらが実質的に高抵抗状態（例えば、約１メガオーム超）から実質的に低抵抗状態（例えば、約１オーム未満）に切り替わり、それにより、所与の平衡要素の導電セグメントを互いに電気的に接続して個々のセグメントのそれぞれの長さの合計に実質的に等しい長さの、より大きい電気的に非透明な平衡要素ができる。同様に、所与の平衡要素のダイオードがオフになると、平衡要素の対応の個々の導電セグメントは互いに電気的に絶縁される。前述したように、これらの個々の導電セグメントは好ましくはアンテナの被駆動要素と比べて電気的に小さくなるようにサイズが決められ、従って実質的に被駆動要素に大きな影響はない。
【００３０】
例示の目的で、かつ一般性を失わずに、スイッチ位置２で示すように制御回路３１４が平衡要素１３２をグランドライン３１８に接続するよう構成される場合を検討する。このシナリオでは、平衡要素１３１のダイオード３５１、３５２、３５３、３５４、３５５及び３５６はオフされ、それによって個々の導電セグメント３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６及び３２７と互いに有効に電気的に絶縁する。同様に、平衡要素１３３のダイオード３７１、３７２、３７３、３７４、３７５及び３７６はオフされ、それによって個々の導電セグメント３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６及び３４７と互いに有効に電気的に絶縁する。従って、平衡要素１３１及び１３３は操作可能アンテナ１００（図１参照）の被駆動要素１２０に対して電気的に透明となる。結果として、供給電圧ＶＣＣは平衡要素１３２にわたって印加され、従って平衡要素１３２のダイオード３６１、３６２、３６３、３６４、３６５及び３６６はオンされ、それによって個々の導電セグメント３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６及び３３７を互いに直列接続する。従って、平衡要素１３２は被駆動要素に対して電気的に非透明となり、それによって図示するアンテナ放射パターン１４２が発生する。同様の態様で、平衡要素１３１又は１３３のいずれかがスイッチ投入されると、それぞれ、図示するアンテナ放射パターン１４１又は１４３の一方が発生する。
【００３１】
被駆動要素（単数）又は被駆動要素（複数）の放射角の微調整は、所与の平衡要素の形状（例えば、長さ）が所与の平衡要素において相互接続される導電セグメント数の関数として変更されるので、例えば、平衡要素の１以上の中の導電セグメントの種々のサブセットを電気的に接続することによって得られる。さらに、平衡要素１３１、１３２及び１３３の２以上を電気的に相互接続することによって他のアンテナ放射パターンが得られる。さらに、発明の教示を利用するアンテナは時間多重化することができるので、任意の所与の時間間隔中に所望の放射パターンを生成するように平衡要素を動的に再構成することによって所定の時間間隔中に被駆動要素の放射角が変えられることも分かる。
【００３２】
本発明の実施例の技術を取り入れたアンテナは、限定するわけではないが、例えば、グランドラジアル、放射状スタブ、複合四角形及び／又は複合長方形の任意の数及びタイプの平衡要素を含むことができる。ここに記載する例示的実施例は、セグメント化された導電体の間に挟まれたダイオードスイッチング素子からなる平衡要素を含むが、平衡要素の電気接続は、例えば、但し限定されないが、スイッチ、ダイオード、トランジスタ及び／又はマルチプレクサを含む種々の手段によって制御される。
【００３３】
本発明の技術の少なくとも一部は集積回路で実装できる。集積回路を形成する際に、同一のダイが通常は半導体ウエハの表面上に反復パターンで作製される。各ダイはここに記載されるデバイスを含み、他の構造体及び／又は回路を含み得る。個々のダイはウエハからカット又はダイシングされ、集積回路としてパッケージングされる。当業者であれば、集積回路を生産するのにどのようにしてウエハをダイシングしてダイをパッケージングするか分かるはずである。そのように製造された集積回路は本発明の一部とみなされる。
【００３４】
本発明による集積回路は、例えば、送信機若しくは送受信機の場合のようにアンテナ放射を必要とし、及び／又は、例えば、受信機若しくは送信機を備えるシステムの場合のように受信ダイバシティを必要とするあらゆるアプリケーション及び／又は電子システムに採用できる。発明の技術を実装するのに適したシステムは、限定することなく、パーソナルコンピュータ、通信ネットワーク、移動体通信デバイス（例えば、携帯電話）、ゲームシステム、無線インターフェイスデバイス等である。そのような集積回路を搭載するシステムは本発明の一部とみなされる。ここに与えられた発明の教示があれば、当業者であれば発明の技術の他の実施例及びアプリケーションを想到することができる。
【００３５】
添付図面を参照して本発明の例示的実施例を説明したが、発明はこれらの厳密な実施例に限定されないことが理解されるべきであり、その様々な他の変更例及び修正例は当業者によって以降の特許請求の範囲から離れることなく構成され得る。
【図１】
2010538531.tif 000003
【図２Ａ】
2010538531.tif 000004
【図２Ｂ】
2010538531.tif 000005
【図３】
2010538531.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月28日(2010.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的に操作可能なアンテナであって、
少なくとも１つの被駆動要素、
少なくとも１つの制御可能な平衡要素であって、変更可能な少なくとも１つの幾何学特性を有する少なくとも１つの制御可能な平衡要素、及び
該少なくとも１つの被駆動要素及び該少なくとも１つの制御可能な平衡要素が配置された支持構造体
を備え、
少なくともある程度、該少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学的特性を修正することによって、該少なくとも１つの被駆動要素の放射角が選択的に制御される、アンテナ。
【請求項２】
請求項１のアンテナにおいて、前記幾何学的特性が前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素の形状及び長さの少なくとも一方からなるアンテナ。
【請求項３】
請求項１のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素に対応付けられた前記少なくとも１つの幾何学的特性が、少なくとも１つの制御信号との関連で選択的に変更可能である、アンテナ。
【請求項４】
請求項１のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素が複数の導電セグメントを備えたアンテナ。
【請求項５】
請求項４のアンテナにおいて、前記複数の導電セグメントの少なくとも第１のものが、前記少なくとも１つの被駆動要素の放射角を修正するように該複数の導電セグメントの少なくとも第２のものにそれぞれ電気的に接続されるように構成されたアンテナ。
【請求項６】
請求項４のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素がさらに、少なくとも１つのスイッチング素子を備え、該スイッチング素子が前記複数の導電セグメントのうちの第１及び第２の導電セグメントに接続されていて、該スイッチング素子が該第１及び第２の導電セグメントを選択的に電気的に相互接続するように動作するものである、アンテナ。
【請求項７】
請求項４のアンテナにおいて、前記少なくとも１つの制御可能な平衡要素がさらに複数のスイッチング素子からなり、該スイッチング素子の各々が前記複数の導電セグメントのうちの隣り合う２つの導電セグメント間に接続され、該導電セグメントの少なくともサブセットを電気的に相互接続して前記少なくとも１つの被駆動要素の放射角を修正するように該スイッチング素子がそれぞれ活性化されるように構成されたアンテナ。
【請求項８】
アンテナを電子的に操作する方法において、該アンテナが、少なくとも１つの被駆動要素、少なくとも１つの制御可能な平衡要素並びに該少なくとも１つの被駆動要素及び該少なくとも１つの制御可能な平衡要素が配置された支持構造体を備え、該方法が、
該少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学的特性を修正することによって該少なくとも１つの被駆動要素の放射角を選択的に制御するステップ
を備える方法。
【請求項９】
請求項１の電子的に操作可能なアンテナを備えた集積回路。
【請求項１０】
通信システムであって、
送信機、及び
受信機
を備え、
該送信機及び該受信機の少なくとも一方が電子的に操作可能なアンテナを備え、該電子的に操作可能なアンテナが、
少なくとも１つの被駆動要素、
少なくとも１つの制御可能な平衡要素であって、変更可能な少なくとも１つの幾何学特性を有する少なくとも１つの制御可能な平衡要素、及び
該少なくとも１つの被駆動要素及び該少なくとも１つの制御可能な平衡要素が配置された支持構造体
を備え、
少なくともある程度、該少なくとも１つの制御可能な平衡要素の少なくとも１つの幾何学的特性を修正することによって、該少なくとも１つの被駆動要素の放射角が選択的に調整されることを特徴とする通信システム。
【国際調査報告】
2010538531.tif 000007
2010538531.tif 000008