ワイヤレスメッシュネットワークのための平面アンテナ
メッシュネットワークへの方向性通信を容易にする平面アンテナ。このアンテナは、窓ガラスに容易に取り付けできる比較的小型の平面パッケージに収容され、このアンテナがメッシュネットワークの隣接屋上取り付けノードと通信できるようにする。パッケージは、Ｍ×Ｎ素子のフェーズドアレイ（Ｍ及びＮは１より大きな整数）を収容する。このアレイは、Ｐ角度位相シフト回路から供給されるマイクロ波信号により駆動される（Ｐは１より大きな整数）。従って、このアンテナは、単一のメインビームを合成し、アンテナのメインビームをＰ個の方向の１つに電気的に「指向」できる。本発明の一実施形態では、アレイは、４０個の物理的素子（８×５素子）を備え、３つの選択可能な方向を有する（即ち、位相シフターは、＋９０、０及び−９０度のシフトを与え、これは、ビームを左４５度、中心、及び右４５度に移動させる）
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概してワイヤレスネットワークに関するものであり、より詳細には、ワイヤレスネットワークのためのアンテナに関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]情報にアクセスすることの消費者の欲求は、インターネットの成長と共に増大し続けている。このような成長に対応して、新しい情報がインターネットに絶えず追加されている。特に、マルチメディアコンテンツについては、この情報の多くが帯域巾についてかなりのコストとなっている。
【０００３】
[0003]電話のダイアルアップサービスは、衛星、デジタル加入者ライン（ＤＳＬ）及びケーブルモデムのような帯域巾のより広いシステムに置き換わりつつある。残念なことに、これらのシステムは、現在のところ大勢には利用されていない。更に、これらのシステムに関連した取得及び設置コストが、それらの魅力を少なくしている。
【０００４】
[0004]従って、ワイヤレス接続が増加しつつある。ワイヤレスシステムは、配線型（ワイヤド）よりも低いコストでより迅速に展開させることができる。セルラー電話技術を使用するシステムは、移動ワイヤレスインターネット接続を提供することに向けられる。不都合なことに、このようなシステムは、帯域巾が制限されている。
【０００５】
[0005]セルラー電話技術に代わるものは、高速のデータのみのサービスを提供するポイント対マルチポイント（ＰＭＰ）セルラーアーキテクチャーである。高速サービスを提供するためのワイヤレスシステムの利点は、ローカルの配線分配ネットワークの設置に関連した諸経費を伴わずに迅速に展開できることを含む。あいにく、ＰＭＰシステムは、長距離送信及び精巧な顧客設備設置に依存している。
【０００６】
[0006]ＤＳＬ及びケーブルモデム技術に匹敵する帯域巾をもち、設置の困難性が小さく且つコストが低い固定ワイヤレス解決策を提供する別の代替システムが、メッシュネットワークアーキテクチャーである。ここに引用する２００２年４月１５日に出願された米国特許出願第１０／１２２，８８６号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００４−１）及び２００２年４月１５日に出願された特許出願第１０／１２２，７６２号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００５−１）に説明されたように、メッシュネットワークは、ＤＳＬやケーブルを越える帯域巾で広いエリアにわたってデータトラフィックを通信する複数のワイヤレス接続ノードを備えている。メッシュのこれらノードは、屋根取り付け式の方向性アンテナを使用して送受信される無線又はマイクロ波通信信号を使用して互いに通信する。方向性アンテナは、メッシュノードの間の最大距離を延長し且つ他のノードや他のソースからの干渉信号の影響を減少するので、メッシュネットワークに有用である。そこに開示されたアンテナ構造は、アンテナアレイ技術を使用して、方向性を切り換えるアンテナを提供する。アンテナのメインビーム（１つ又は複数）は、３６０度をカバーする種々の異なった方向を指すことができる。このような屋上の方向性アンテナは、障害を生じることなく隣接ノード（他の屋上アンテナ）へ接続するのに非常に有効である。
【０００７】
[0007]この屋上アンテナは、メッシュノードを相互接続するための最適な解決策を提供するが、ある場合には、屋上に立ち入れないか、又はユーザが屋根にアンテナを設置できないことがある。
【０００８】
[0008]それ故、この技術では、ユーザが、屋上取り付け型でないアンテナ、即ち、窓取り付け型又は壁取り付け型アンテナを使用して、メッシュに加入することを可能にするアンテナが要望される。窓／壁取り付け型アンテナに望まれる特徴は、障害なく設置するための薄いフォームファクタ、長距離接続のための実質的な方向性、アンテナビームを指向して信号電力を増加したり干渉を除去したりする能力、を含む。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明は、メッシュネットワークへの方向性通信を容易にする平面アンテナに係る。このアンテナは、メッシュネットワークの少なくとも１つの隣接屋上取り付け型ノードと通信できるように、窓ガラスや壁に容易に取り付けできる比較的小型の薄い平面パッケージに収容される。このパッケージは、ＭｘＮ素子のフェーズドアレイを含む（Ｍ及びＮは１より大きな整数）。アレイの素子は、振幅及び位相シフト回路から供給されるマイクロ波信号により駆動される。これらの回路は、各素子において位相及び振幅シフトのＰ個の組み合わせを与え（Ｐは１より大きな整数）、各素子に当たる（又は各素子から送信される）信号を最適に結合する。このように、アンテナは、単一のメインビームを合成し、アンテナのメインビームをＰ個の方向の１つに電気的に「指向」することができる。
【００１０】
[0010]住宅向けの通信サービスは、低コスト装置の使用を経済的に実現することを必要とする。振幅及び位相シフト回路のコストは、電子式操向アンテナをこの用途に使用する上で妨げとなっている。この実施形態の重要な特徴は、コストが低いことである。低いコストは、Ｐ本のビームを合成するのに必要な独特の振幅及び独特の位相シフトの数を最小限にすることで成し遂げられる。更に、この実施形態は、＋９０°及び−９０°の位相シフトを使用し、これらは、アナログ回路で容易に発生される。
【００１１】
[0011]本発明の一実施形態において、アレイは、４０個の物理的素子（８ｘ５素子）を備え、又、３つの選択可能な方向（即ち、左４５度、中心、及び右４５度）を有する。これらの状態は、アンテナ素子の５列ごとに固定振幅を使用し、且つ、０°、＋９０°及び−９０°の位相シフト状態を使用することで、達成される。
【００１２】
[0012]本発明の上述した特徴を詳細に理解できるように、先の説明で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つか示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。
【００１３】
[0013]しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【００１４】
[0014]本発明は、添付図面を参照した以下の詳細な説明に基づき容易に理解することができる。
【詳細な説明】
【００１５】
[0023]図１は、ここに引用する共通に譲渡された２００２年４月１５日に出願された米国特許出願第１０／１２２，８８６号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００４‐１）及び２００２年４月１５日に出願された米国特許出願第１０／１２２，７６２号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００５‐１）に説明された、メッシュネットワーク１００の例示的部分を示すネットワーク図である。ネットワーク１００は、ネットワークアクセスコンセントレータ（ＳＮＡＰ）１０３、ネットワークアクセスポイント（ＮＡＰ）１０１及びネットワークアクセスノード１０２を備えている。ネットワークトラフィックは、ネットワークアクセスノード１０２から隣接ネットワークアクセスノード１０２にルーティングすることができる。このような隣接ネットワークアクセスノード１０２は、ＮＡＰ１０１又は最終的な行先ネットワークアクセスノード１０２に達するまで、このようなトラフィックをその隣接ネットワークアクセスノード１０２等の１つへルーティングすることができる。特に、ノード１０２は、プライベートなワイヤレスネットワークを形成するように、互いに通信できるが、ノード１０１とは通信しない。
【００１６】
[0024]ＳＮＡＰ１０３は、種々の帰路１０５に結合されてもよく、この帰路１０５は、ネットワーク１０６に結合されてもよい。ネットワーク１０６は、オペレーションセンター（ＯＣ）１０４に結合されてもよい。帰路１０５は、ネットワーク１０６の一部分を形成してもよい。ネットワーク１０６は、インターネットの一部分、プライベートネットワーク等で構成されてもよい。プライベートネットワークとは、インターネットに接続されないネットワークを意味する。
【００１７】
[0025]ＮＡＰ１０１は、帰路通信リンク１０７を経て、ＳＮＡＰ１０３又はネットワーク１０６と通信することができる。帰路は、配線型でもワイヤレスでもよい。特に、ＮＡＰ１０１に結合された帰路は、ワイヤレス帰路を有してもよい。一実施形態において、アンライセンスト・ナショナル・インフォメーション・インフラストラクチャー（ＵＮＩＩ）帯域（例えば、約５．８ＧＨｚの周波数を使用する）において、ＳＮＡＰ１０３とＮＡＰ１０１との間にポイント対ポイント通信が使用される。しかし、配線型接続が利用可能な位置では、配線型接続を使用してもよい。
【００１８】
[0026]ネットワークアクセスノード１０２は、少なくとも１つのＮＡＰ１０１又はノード１０２とワイヤレス通信する。ノード１０２又はＮＡＰ１０１は、ブロードキャスティング、ポイント対ポイント通信、及びマルチキャスティングのいずれか又はある組み合わせに対して構成できる。ブロードキャスティングとは、１人又は複数人の受信者の潜在的な聴衆の中でいずれかの特定のターゲット受信者を選び出すことなしに送信することを意味する。ポイント対ポイント通信とは、１人又は複数人の受信者の潜在的な聴衆の中で特定のターゲット受信者を選び出して送信することを意味する。マルチキャスティングとは、受信者の潜在的な聴衆の中で複数の特定のターゲット受信者を選び出して送信することを意味する。明瞭化のために、ノード１０２の間、ＮＡＰ１０１の間、又はＮＡＰ１０１とノード１０２との間の通信を、ポイント対ポイント通信に関して、以下に説明する。
【００１９】
[0027]一実施形態において、これは、ＵＮＩＩ帯域内の無線通信を使用して行われる。しかしながら、他の既知の帯域を使用してもよい。ノード１０２は、ワイヤレスインターリンク１０８を一部使用して、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を少なくとも一部分形成する。より詳細には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの物理的及びリンクレイヤー規格を、９から５４メガビット／秒（Ｍビット／ｓ）の範囲の通信に使用することができる。
【００２０】
[0028]ここに述べる通信スロットは、周波数に関連したタイムスロットである。しかしながら、当業者であれば、コード、チャンネル等を含む（これに限定されない）他の形式の通信スペースも使用できることが理解できる。
【００２１】
[0029]ノード１０２は、屋上アンテナ１１２又はパネル取り付けアンテナ１１０（即ち、壁又は窓に取り付けるように適用される実質的に平面状のアンテナ）を使用することができる。パネル取り付けアンテナ１００は、該アンテナ１１０の取り付け位置に対して視線内にあるいかなるメッシュノード１０２とも通信することができる。
【００２２】
[0030]図２Ａは、隣接ノード１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃと通信するパネル取り付けアンテナ１１０の上面図である。この図は、３つの可能性のあるビームの各々の中に単一の隣接ノードがある状態での通信を示しているが、いずれかのビーム内に２つ以上の隣接ノードが存在してもよい。図２Ｂは、屋上ノード１０２Ｂと通信するパネル取り付けアンテナ１１０の側面図である。以下に説明するように、パネル取り付けアンテナ１１０は、近隣域内の種々のノード１０２に接続すると共に近隣域に存在し得る干渉源を回避するように多数の方向に切り換えることのできる単一の方向性ビームを合成する。例えば、パネル取り付けアンテナ１１０は、該アンテナ１１０の面から垂直に向けられたビームを使用してノード１０２Ｂと通信することができる。他の場合には、ビームは、以下に述べるように、他の隣接ノード１０２Ａ又は１０２Ｃと通信するようにシフトすることができる。
【００２３】
[0031]本発明の一実施形態では、パネル取り付けアンテナ１１０は、ビームの仰角を能動的に制御せず、即ちビームの仰角は、アンテナの面から直角を指すように固定される。しかしながら、隣接屋上ノードは、通常、パネル取り付けアンテナに対して若干の仰角にある。パネル取り付けアンテナは、その垂直方向のビーム巾が、パネル取り付けアンテナに対して若干の仰角にあるノードからの信号を受信するのに充分であるが、屋上取り付けアンテナに結合される信号強度を最大にするために、パネル取り付けアンテナ１１０は、物理的に又は電気的に傾斜させることができる。実験的研究では、約５度の仰角で充分であることが示されている。別の実施形態では、以下に述べるように、方位方向が制御されるのと同様に、ビームの仰角を電子的に制御することができる。
【００２４】
[0032]図３は、アンテナ１１０のブロック図である。アンテナ１１０は、複数のアレイ素子３０２に結合される電力供給回路３００を備えている。電力供給回路３００は、回路板の一方の面側に取り付けられ、又、アレイ素子は、回路板の他面側に取り付けられる。図４は、アレイ素子３０２の上面図である。図５は、アンテナ１１０の縦断面図である。本実子形態を最も良く理解するために、読者は、図３、４及び５を同時に見ながら、本発明の以下の説明を読まれたい。
【００２５】
[0033]電力供給回路３００は、電力分割器３０４と、複数の減衰器３０６、３０８、３１０、３１２及び３１４と、一対の位相シフター３１６及び３１８とを備えている。アレイへの入力電力は、例えば、５０オームの入力インピーダンスを有する端子３１２へ印加される。本発明の一実施形態では、アンテナは、約５．８ＧＨｚ（例えば、ＵＮＩＩ帯域の周波数）で動作する。ポート３１２からの電力は、電力分割器３０４により５つの経路３０５Ａ−Ｅに分割される（即ち１：５の電力スプリッタ）。アンテナ１１０のメインビームに対して適切なサイドローブ減衰を確保するために、電力分割器からの各出力は、信号の相対的振幅を調整するための減衰（ストリップラインを細める）を含む。低コストを維持するために、減衰は、この固定の仕方で発生される。４つの信号は、次いで、位相シフター３１６、３１８、３２０及び３２２へ印加される。中心信号（経路３０５Ｃ）は、位相シフトされず、他の経路３０５Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅに対する位相基準を形成する。
【００２６】
[0034]低コストアンテナを提供するために、位相シフター３１６、３１８、３２０及び３２２は、ＰＩＮダイオードを使用して信号を個々の量だけシフトし、ハイブリッドカプラー内の結合を変更することにより動作する。図７は、１つの位相シフター３１６の回路図である。他の位相シフター３１８、３２０及び３２２も同じ構造を有する。位相シフター３１６は、ハイブリッドカプラー７００と、４つのＰＩＮダイオード７０２Ａ、７０２Ｂ、７０２Ｃ、７０２Ｄ（集合的にダイオード７０２）とを備えている。これらダイオードは、ブランチ７０６Ａ及び７０６Ｂに沿って互いに１／８波長だけ離間されると共に、カプラー７００のクロスアーム７０４Ａ及び７０４Ｂから１／８波長だけ離間される。ダイオード７０２は、制御信号により選択的にバイアスされて、接地への短絡路を形成することができる。本発明の一実施形態では、位相シフターは、４つのＰＩＮダイオード７０２を使用して、信号を＋９０°、−９０°又は０°シフトさせる。位相シフトの選択を容易にするために、制御回路３２０は、ＰＩＮダイオード７０２にバイアス電圧を与える。バイアスが印加されずダイオードが開路を形成するときには、カプラー７００の入力から出力への位相シフトが−９０度である。ダイオード７０２Ｂ及び７０２Ｃをバイアスすることによりそれらダイオードが接地へと短絡されると、カプラー７００による位相シフトは＋９０度となる。また、ダイオード７０２Ａ及び７０２Ｄをバイアスすることによりそれらダイオードが接地へと短絡されると、カプラー７００による位相シフトは０度となる。これら３つの個別の位相シフトは、４つの信号経路３０５Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅの各々に与えることができる。シフトされた信号は、回路板のビアを経てアレイ素子３０２に印加される（図５を参照）。
【００２７】
[0035]図４は、アレイ３０２内のアンテナ素子の配列の一実施形態を示す。この実施形態は、５つの能動的な列４００、４０２、４０４、４０６及び４０８を備えている。各列４００、４０２、４０４、４０６及び４０８は、８つの素子４００Ａ−Ｈ、４０２Ａ−Ｈ、４０４Ａ−Ｈ、４０６Ａ−Ｈ及び４０８Ａ−Ｈを含む。各素子は、放射パッチである。列における素子の数は、アンテナの垂直ビーム巾を決定する。８個より多い又は少ない素子を列に使用することもできる。更に、本発明の他の実施形態では、スロット、ダイポール又は他のアパーチャーのような別の形式の放射素子を使用することもできる。列の各素子は、導体４１０により隣接素子に接続される。列４０２、４０４、４０６及び４０８に沿って中心に置かれたビア５１４を使用して各列へ又は各列からマイクロ波電力が結合される。本発明の実施形態では、各列は、隣接列から１／２波長だけ離間される。他の列間隔も使用できるが、ビームパターンサイドローブがある程度低下し、１／２波長の間隔が最適なサイドローブレベルを与える。
【００２８】
[0036]５つの列が使用されているが、この実施形態は、論理的には７列のアレイであると考えることができ、４００と４０２との間又は４０６と４０８との間にある「仮想」列は、無限の減衰をもち、パネルに印刷されない。これは、５列回路の複雑さ及びコストを使用して７列アンテナの性能を発揮する。
【００２９】
[0037]ＵＮＩＩ帯域で使用される本発明の実施形態では、列４００は、列４０２から約５．１７ｃｍ離間され、一方、列４０２、４０４及び４０６は、互いに約２．５９ｃｍ離間され、又、列４０８は、列４０６から約５．１７ｃｍ離間される。各列内の素子は、互いに約３．１ｃｍ等離間される。各素子は、大きさが約０．９ｃｍｘ１．４ｃｍである。各パッチのサイズ及びパッチ間の間隔は、波長に依存するものであり、他の周波数帯域に対してアンテナを設計するように増減される。
【００３０】
[0038]位相シフター３１６及び３１８は、各列に印加される信号の位相を制御し、アンテナビームを水平面内で（方位方向に）シフトできるが、垂直面内では（仰角方向には）固定にすることができる。上述したように、屋上ノードに結合される信号強度を容易に最大にするために、素子間の垂直間隔を調整して、アンテナパターンのメインビームに若干の傾斜を与えることができる。
【００３１】
[0039]図５は、アンテナ１１０の縦断面図である。アンテナ１１０は、例えば、多層回路板５０２のような基板を収容する厚み約３ｃｍの筺体（エンクロージャー）５００を備えている。この筺体は、回路の構成によっては３ｃｍ未満の厚みでもよい。回路板５０２内で、第１の金属化層５０４は、アンテナ素子３０２を含み、第２の金属化層５０６は、接地面（接地部）を含み、更に、第３の層５０８は、駆動回路３００を含む。ビア５１４は、アンテナ素子３０２の各列をそれらの各駆動回路３００に導電性結合する。また、第３の層５０８は、トランシーバ及びモデム回路５１０も支持することができる。従って、アンテナは、アンテナ素子を経てマイクロ波通信信号を送信及び受信し、トランシーバ／モデム回路内の信号を処理し、ポート５１２にデータ入力及び出力を供給する。アンテナ１１０は、吸引カップ５１８又は他の形式の接着剤により窓５１６に固定することができる。壁取り付け構成では、アンテナは、スクリュー又はボルトを使用して壁に固定されてもよい。平面アンテナ１１０を取り付けるのに使用される技術は、いかなる形式の取り付け構成にも適応させることができる。
【００３２】
[0040]層５０４と５０６との間、及び５０８と５０６との間の材料及び厚みは、アンテナの性能にとって重要である（即ち、接地面からのアンテナ素子及びマイクロ波回路の間隔は、回路の動作及びアンテナのパターンに影響する）。本発明の一実施形態では、回路板の材料は、マイクロ波回路を製造するのに有用な低ロス材料である。低ロス材料の一形式が、ロガーズコーポレーションからマテリアルＲＯ４００３として入手できる。この材料は、ＵＮＩＩ帯域で動作するための回路板が接地面からアンテナ素子へと測定して０．０３２インチの厚みとなるような誘電率を与える。全回路板厚みは、０．０６５インチである。全回路板サイズは、７インチ×１０インチである。従って、筺体５００は、そのおおよその寸法が厚み３ｃｍ×高さ２５ｃｍ×巾２０ｃｍであり、これは、窓に設置したときにカーテンの背後に容易に隠れるサイズである。
【００３３】
[0041]別の実施形態では、第１層５０４のアンテナ素子３０２は、接地面５０６から発泡コア又はエアギャップで分離されてもよい。従って、駆動回路を従来の印刷回路板にアッセンブルし、アンテナ素子の反対側で接地面に取り付けることができる。このような発泡コア又はエアギャップに基づく回路構造は、パネル取り付けアンテナのコストを更に下げることになる。
【００３４】
[0042]アンテナ構造の最終的な設計において、水平及び垂直平面における素子の間隔、並びに駆動回路内の減衰器によって与えられる振幅減衰は、アンテナが取り付けられるガラス（又は他の材料）のインピーダンスを補償するように調整される。
【００３５】
[0043]位相シフターが＋９０、−９０及び０度の位相シフトを与える実施形態では、アンテナの単一メインビームを±４５°及び中心に切り換えることができる。従って、アンテナは、特定のノードと通信すると共に、現在通信していないノード及び他のマイクロ波干渉源からの望ましからぬ干渉を回避するように、隣接ノードに能動的に向けることができる。
【００３６】
[0044]図６は、ＵＮＩＩ帯域で動作するための上述した構成を有する平面アンテナ１１０の方位方向パターン６００を示す。このパターン６００は、中心ビーム６０２と、右ビーム６０４と、左ビーム６０６とを含む。アンテナ１１０は、方向性利得が１８．５ｄＢｉで、仰角方向のビーム巾が約１０度で且つ方位方向のビーム巾が約４７度である。アンテナの帯域巾は、１５０ＭＨｚである。
【００３７】
[0045]以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の基本的な概念から逸脱せずに、他の及び更に別の実施形態を案出することもでき、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲により限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一態様に係るネットワークの例示的部分を示すネットワーク図である。
【図２Ａ】本発明のアンテナにより形成されるビームの方位方向の平面図である。
【図２Ｂ】本発明のアンテナにより形成されるビームの仰角方向の平面図である。
【図３】アンテナアレイ素子のための駆動回路のブロック図である。
【図４】アンテナアレイ素子の平面図である。
【図５】アンテナの縦断面図である。
【図６】本発明の平面アンテナによって形成される方位方向パターンを示す図である。
【図７】図３の駆動回路に使用される位相シフターの概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００・・・メッシュネットワーク、１０１・・・ネットワークアクセスポイント、１０２・・・ネットワークアクセスノード、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ・・・隣接ノード、１０３・・・ネットワークアクセスコンセントレータ、１０５・・・帰路、１０６・・・ネットワーク、１０７・・・通信リンク、１０８・・・ワイヤレスインターリンク、１１０・・・パネル取り付けアンテナ、１１２・・・屋上アンテナ、３００・・・電力供給回路、３０２・・・アレイ素子、３０４・・・電力分割器、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４・・・減衰器、３１６、３１８、３２０、３２２・・・位相シフター、７００・・・ハイブリッドカプラー、７０２・・・ＰＩＮダイオード、４００、４０２、４０４、４０６、４０８・・・列、４１０・・・導体、５００・・・筺体、５０２・・・多層回路板、５１０・・・トランシーバ及びモデム回路、５１４・・・ビア、５１６・・・窓、５１８・・・吸引カップ。
【発明の分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概してワイヤレスネットワークに関するものであり、より詳細には、ワイヤレスネットワークのためのアンテナに関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]情報にアクセスすることの消費者の欲求は、インターネットの成長と共に増大し続けている。このような成長に対応して、新しい情報がインターネットに絶えず追加されている。特に、マルチメディアコンテンツについては、この情報の多くが帯域巾についてかなりのコストとなっている。
【０００３】
[0003]電話のダイアルアップサービスは、衛星、デジタル加入者ライン（ＤＳＬ）及びケーブルモデムのような帯域巾のより広いシステムに置き換わりつつある。残念なことに、これらのシステムは、現在のところ大勢には利用されていない。更に、これらのシステムに関連した取得及び設置コストが、それらの魅力を少なくしている。
【０００４】
[0004]従って、ワイヤレス接続が増加しつつある。ワイヤレスシステムは、配線型（ワイヤド）よりも低いコストでより迅速に展開させることができる。セルラー電話技術を使用するシステムは、移動ワイヤレスインターネット接続を提供することに向けられる。不都合なことに、このようなシステムは、帯域巾が制限されている。
【０００５】
[0005]セルラー電話技術に代わるものは、高速のデータのみのサービスを提供するポイント対マルチポイント（ＰＭＰ）セルラーアーキテクチャーである。高速サービスを提供するためのワイヤレスシステムの利点は、ローカルの配線分配ネットワークの設置に関連した諸経費を伴わずに迅速に展開できることを含む。あいにく、ＰＭＰシステムは、長距離送信及び精巧な顧客設備設置に依存している。
【０００６】
[0006]ＤＳＬ及びケーブルモデム技術に匹敵する帯域巾をもち、設置の困難性が小さく且つコストが低い固定ワイヤレス解決策を提供する別の代替システムが、メッシュネットワークアーキテクチャーである。ここに引用する２００２年４月１５日に出願された米国特許出願第１０／１２２，８８６号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００４−１）及び２００２年４月１５日に出願された特許出願第１０／１２２，７６２号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００５−１）に説明されたように、メッシュネットワークは、ＤＳＬやケーブルを越える帯域巾で広いエリアにわたってデータトラフィックを通信する複数のワイヤレス接続ノードを備えている。メッシュのこれらノードは、屋根取り付け式の方向性アンテナを使用して送受信される無線又はマイクロ波通信信号を使用して互いに通信する。方向性アンテナは、メッシュノードの間の最大距離を延長し且つ他のノードや他のソースからの干渉信号の影響を減少するので、メッシュネットワークに有用である。そこに開示されたアンテナ構造は、アンテナアレイ技術を使用して、方向性を切り換えるアンテナを提供する。アンテナのメインビーム（１つ又は複数）は、３６０度をカバーする種々の異なった方向を指すことができる。このような屋上の方向性アンテナは、障害を生じることなく隣接ノード（他の屋上アンテナ）へ接続するのに非常に有効である。
【０００７】
[0007]この屋上アンテナは、メッシュノードを相互接続するための最適な解決策を提供するが、ある場合には、屋上に立ち入れないか、又はユーザが屋根にアンテナを設置できないことがある。
【０００８】
[0008]それ故、この技術では、ユーザが、屋上取り付け型でないアンテナ、即ち、窓取り付け型又は壁取り付け型アンテナを使用して、メッシュに加入することを可能にするアンテナが要望される。窓／壁取り付け型アンテナに望まれる特徴は、障害なく設置するための薄いフォームファクタ、長距離接続のための実質的な方向性、アンテナビームを指向して信号電力を増加したり干渉を除去したりする能力、を含む。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明は、メッシュネットワークへの方向性通信を容易にする平面アンテナに係る。このアンテナは、メッシュネットワークの少なくとも１つの隣接屋上取り付け型ノードと通信できるように、窓ガラスや壁に容易に取り付けできる比較的小型の薄い平面パッケージに収容される。このパッケージは、ＭｘＮ素子のフェーズドアレイを含む（Ｍ及びＮは１より大きな整数）。アレイの素子は、振幅及び位相シフト回路から供給されるマイクロ波信号により駆動される。これらの回路は、各素子において位相及び振幅シフトのＰ個の組み合わせを与え（Ｐは１より大きな整数）、各素子に当たる（又は各素子から送信される）信号を最適に結合する。このように、アンテナは、単一のメインビームを合成し、アンテナのメインビームをＰ個の方向の１つに電気的に「指向」することができる。
【００１０】
[0010]住宅向けの通信サービスは、低コスト装置の使用を経済的に実現することを必要とする。振幅及び位相シフト回路のコストは、電子式操向アンテナをこの用途に使用する上で妨げとなっている。この実施形態の重要な特徴は、コストが低いことである。低いコストは、Ｐ本のビームを合成するのに必要な独特の振幅及び独特の位相シフトの数を最小限にすることで成し遂げられる。更に、この実施形態は、＋９０°及び−９０°の位相シフトを使用し、これらは、アナログ回路で容易に発生される。
【００１１】
[0011]本発明の一実施形態において、アレイは、４０個の物理的素子（８ｘ５素子）を備え、又、３つの選択可能な方向（即ち、左４５度、中心、及び右４５度）を有する。これらの状態は、アンテナ素子の５列ごとに固定振幅を使用し、且つ、０°、＋９０°及び−９０°の位相シフト状態を使用することで、達成される。
【００１２】
[0012]本発明の上述した特徴を詳細に理解できるように、先の説明で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つか示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。
【００１３】
[0013]しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【００１４】
[0014]本発明は、添付図面を参照した以下の詳細な説明に基づき容易に理解することができる。
【詳細な説明】
【００１５】
[0023]図１は、ここに引用する共通に譲渡された２００２年４月１５日に出願された米国特許出願第１０／１２２，８８６号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００４‐１）及び２００２年４月１５日に出願された米国特許出願第１０／１２２，７６２号（代理人ドケットＮｏ．ＳＫＹ／００５‐１）に説明された、メッシュネットワーク１００の例示的部分を示すネットワーク図である。ネットワーク１００は、ネットワークアクセスコンセントレータ（ＳＮＡＰ）１０３、ネットワークアクセスポイント（ＮＡＰ）１０１及びネットワークアクセスノード１０２を備えている。ネットワークトラフィックは、ネットワークアクセスノード１０２から隣接ネットワークアクセスノード１０２にルーティングすることができる。このような隣接ネットワークアクセスノード１０２は、ＮＡＰ１０１又は最終的な行先ネットワークアクセスノード１０２に達するまで、このようなトラフィックをその隣接ネットワークアクセスノード１０２等の１つへルーティングすることができる。特に、ノード１０２は、プライベートなワイヤレスネットワークを形成するように、互いに通信できるが、ノード１０１とは通信しない。
【００１６】
[0024]ＳＮＡＰ１０３は、種々の帰路１０５に結合されてもよく、この帰路１０５は、ネットワーク１０６に結合されてもよい。ネットワーク１０６は、オペレーションセンター（ＯＣ）１０４に結合されてもよい。帰路１０５は、ネットワーク１０６の一部分を形成してもよい。ネットワーク１０６は、インターネットの一部分、プライベートネットワーク等で構成されてもよい。プライベートネットワークとは、インターネットに接続されないネットワークを意味する。
【００１７】
[0025]ＮＡＰ１０１は、帰路通信リンク１０７を経て、ＳＮＡＰ１０３又はネットワーク１０６と通信することができる。帰路は、配線型でもワイヤレスでもよい。特に、ＮＡＰ１０１に結合された帰路は、ワイヤレス帰路を有してもよい。一実施形態において、アンライセンスト・ナショナル・インフォメーション・インフラストラクチャー（ＵＮＩＩ）帯域（例えば、約５．８ＧＨｚの周波数を使用する）において、ＳＮＡＰ１０３とＮＡＰ１０１との間にポイント対ポイント通信が使用される。しかし、配線型接続が利用可能な位置では、配線型接続を使用してもよい。
【００１８】
[0026]ネットワークアクセスノード１０２は、少なくとも１つのＮＡＰ１０１又はノード１０２とワイヤレス通信する。ノード１０２又はＮＡＰ１０１は、ブロードキャスティング、ポイント対ポイント通信、及びマルチキャスティングのいずれか又はある組み合わせに対して構成できる。ブロードキャスティングとは、１人又は複数人の受信者の潜在的な聴衆の中でいずれかの特定のターゲット受信者を選び出すことなしに送信することを意味する。ポイント対ポイント通信とは、１人又は複数人の受信者の潜在的な聴衆の中で特定のターゲット受信者を選び出して送信することを意味する。マルチキャスティングとは、受信者の潜在的な聴衆の中で複数の特定のターゲット受信者を選び出して送信することを意味する。明瞭化のために、ノード１０２の間、ＮＡＰ１０１の間、又はＮＡＰ１０１とノード１０２との間の通信を、ポイント対ポイント通信に関して、以下に説明する。
【００１９】
[0027]一実施形態において、これは、ＵＮＩＩ帯域内の無線通信を使用して行われる。しかしながら、他の既知の帯域を使用してもよい。ノード１０２は、ワイヤレスインターリンク１０８を一部使用して、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を少なくとも一部分形成する。より詳細には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの物理的及びリンクレイヤー規格を、９から５４メガビット／秒（Ｍビット／ｓ）の範囲の通信に使用することができる。
【００２０】
[0028]ここに述べる通信スロットは、周波数に関連したタイムスロットである。しかしながら、当業者であれば、コード、チャンネル等を含む（これに限定されない）他の形式の通信スペースも使用できることが理解できる。
【００２１】
[0029]ノード１０２は、屋上アンテナ１１２又はパネル取り付けアンテナ１１０（即ち、壁又は窓に取り付けるように適用される実質的に平面状のアンテナ）を使用することができる。パネル取り付けアンテナ１００は、該アンテナ１１０の取り付け位置に対して視線内にあるいかなるメッシュノード１０２とも通信することができる。
【００２２】
[0030]図２Ａは、隣接ノード１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃと通信するパネル取り付けアンテナ１１０の上面図である。この図は、３つの可能性のあるビームの各々の中に単一の隣接ノードがある状態での通信を示しているが、いずれかのビーム内に２つ以上の隣接ノードが存在してもよい。図２Ｂは、屋上ノード１０２Ｂと通信するパネル取り付けアンテナ１１０の側面図である。以下に説明するように、パネル取り付けアンテナ１１０は、近隣域内の種々のノード１０２に接続すると共に近隣域に存在し得る干渉源を回避するように多数の方向に切り換えることのできる単一の方向性ビームを合成する。例えば、パネル取り付けアンテナ１１０は、該アンテナ１１０の面から垂直に向けられたビームを使用してノード１０２Ｂと通信することができる。他の場合には、ビームは、以下に述べるように、他の隣接ノード１０２Ａ又は１０２Ｃと通信するようにシフトすることができる。
【００２３】
[0031]本発明の一実施形態では、パネル取り付けアンテナ１１０は、ビームの仰角を能動的に制御せず、即ちビームの仰角は、アンテナの面から直角を指すように固定される。しかしながら、隣接屋上ノードは、通常、パネル取り付けアンテナに対して若干の仰角にある。パネル取り付けアンテナは、その垂直方向のビーム巾が、パネル取り付けアンテナに対して若干の仰角にあるノードからの信号を受信するのに充分であるが、屋上取り付けアンテナに結合される信号強度を最大にするために、パネル取り付けアンテナ１１０は、物理的に又は電気的に傾斜させることができる。実験的研究では、約５度の仰角で充分であることが示されている。別の実施形態では、以下に述べるように、方位方向が制御されるのと同様に、ビームの仰角を電子的に制御することができる。
【００２４】
[0032]図３は、アンテナ１１０のブロック図である。アンテナ１１０は、複数のアレイ素子３０２に結合される電力供給回路３００を備えている。電力供給回路３００は、回路板の一方の面側に取り付けられ、又、アレイ素子は、回路板の他面側に取り付けられる。図４は、アレイ素子３０２の上面図である。図５は、アンテナ１１０の縦断面図である。本実子形態を最も良く理解するために、読者は、図３、４及び５を同時に見ながら、本発明の以下の説明を読まれたい。
【００２５】
[0033]電力供給回路３００は、電力分割器３０４と、複数の減衰器３０６、３０８、３１０、３１２及び３１４と、一対の位相シフター３１６及び３１８とを備えている。アレイへの入力電力は、例えば、５０オームの入力インピーダンスを有する端子３１２へ印加される。本発明の一実施形態では、アンテナは、約５．８ＧＨｚ（例えば、ＵＮＩＩ帯域の周波数）で動作する。ポート３１２からの電力は、電力分割器３０４により５つの経路３０５Ａ−Ｅに分割される（即ち１：５の電力スプリッタ）。アンテナ１１０のメインビームに対して適切なサイドローブ減衰を確保するために、電力分割器からの各出力は、信号の相対的振幅を調整するための減衰（ストリップラインを細める）を含む。低コストを維持するために、減衰は、この固定の仕方で発生される。４つの信号は、次いで、位相シフター３１６、３１８、３２０及び３２２へ印加される。中心信号（経路３０５Ｃ）は、位相シフトされず、他の経路３０５Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅに対する位相基準を形成する。
【００２６】
[0034]低コストアンテナを提供するために、位相シフター３１６、３１８、３２０及び３２２は、ＰＩＮダイオードを使用して信号を個々の量だけシフトし、ハイブリッドカプラー内の結合を変更することにより動作する。図７は、１つの位相シフター３１６の回路図である。他の位相シフター３１８、３２０及び３２２も同じ構造を有する。位相シフター３１６は、ハイブリッドカプラー７００と、４つのＰＩＮダイオード７０２Ａ、７０２Ｂ、７０２Ｃ、７０２Ｄ（集合的にダイオード７０２）とを備えている。これらダイオードは、ブランチ７０６Ａ及び７０６Ｂに沿って互いに１／８波長だけ離間されると共に、カプラー７００のクロスアーム７０４Ａ及び７０４Ｂから１／８波長だけ離間される。ダイオード７０２は、制御信号により選択的にバイアスされて、接地への短絡路を形成することができる。本発明の一実施形態では、位相シフターは、４つのＰＩＮダイオード７０２を使用して、信号を＋９０°、−９０°又は０°シフトさせる。位相シフトの選択を容易にするために、制御回路３２０は、ＰＩＮダイオード７０２にバイアス電圧を与える。バイアスが印加されずダイオードが開路を形成するときには、カプラー７００の入力から出力への位相シフトが−９０度である。ダイオード７０２Ｂ及び７０２Ｃをバイアスすることによりそれらダイオードが接地へと短絡されると、カプラー７００による位相シフトは＋９０度となる。また、ダイオード７０２Ａ及び７０２Ｄをバイアスすることによりそれらダイオードが接地へと短絡されると、カプラー７００による位相シフトは０度となる。これら３つの個別の位相シフトは、４つの信号経路３０５Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅの各々に与えることができる。シフトされた信号は、回路板のビアを経てアレイ素子３０２に印加される（図５を参照）。
【００２７】
[0035]図４は、アレイ３０２内のアンテナ素子の配列の一実施形態を示す。この実施形態は、５つの能動的な列４００、４０２、４０４、４０６及び４０８を備えている。各列４００、４０２、４０４、４０６及び４０８は、８つの素子４００Ａ−Ｈ、４０２Ａ−Ｈ、４０４Ａ−Ｈ、４０６Ａ−Ｈ及び４０８Ａ−Ｈを含む。各素子は、放射パッチである。列における素子の数は、アンテナの垂直ビーム巾を決定する。８個より多い又は少ない素子を列に使用することもできる。更に、本発明の他の実施形態では、スロット、ダイポール又は他のアパーチャーのような別の形式の放射素子を使用することもできる。列の各素子は、導体４１０により隣接素子に接続される。列４０２、４０４、４０６及び４０８に沿って中心に置かれたビア５１４を使用して各列へ又は各列からマイクロ波電力が結合される。本発明の実施形態では、各列は、隣接列から１／２波長だけ離間される。他の列間隔も使用できるが、ビームパターンサイドローブがある程度低下し、１／２波長の間隔が最適なサイドローブレベルを与える。
【００２８】
[0036]５つの列が使用されているが、この実施形態は、論理的には７列のアレイであると考えることができ、４００と４０２との間又は４０６と４０８との間にある「仮想」列は、無限の減衰をもち、パネルに印刷されない。これは、５列回路の複雑さ及びコストを使用して７列アンテナの性能を発揮する。
【００２９】
[0037]ＵＮＩＩ帯域で使用される本発明の実施形態では、列４００は、列４０２から約５．１７ｃｍ離間され、一方、列４０２、４０４及び４０６は、互いに約２．５９ｃｍ離間され、又、列４０８は、列４０６から約５．１７ｃｍ離間される。各列内の素子は、互いに約３．１ｃｍ等離間される。各素子は、大きさが約０．９ｃｍｘ１．４ｃｍである。各パッチのサイズ及びパッチ間の間隔は、波長に依存するものであり、他の周波数帯域に対してアンテナを設計するように増減される。
【００３０】
[0038]位相シフター３１６及び３１８は、各列に印加される信号の位相を制御し、アンテナビームを水平面内で（方位方向に）シフトできるが、垂直面内では（仰角方向には）固定にすることができる。上述したように、屋上ノードに結合される信号強度を容易に最大にするために、素子間の垂直間隔を調整して、アンテナパターンのメインビームに若干の傾斜を与えることができる。
【００３１】
[0039]図５は、アンテナ１１０の縦断面図である。アンテナ１１０は、例えば、多層回路板５０２のような基板を収容する厚み約３ｃｍの筺体（エンクロージャー）５００を備えている。この筺体は、回路の構成によっては３ｃｍ未満の厚みでもよい。回路板５０２内で、第１の金属化層５０４は、アンテナ素子３０２を含み、第２の金属化層５０６は、接地面（接地部）を含み、更に、第３の層５０８は、駆動回路３００を含む。ビア５１４は、アンテナ素子３０２の各列をそれらの各駆動回路３００に導電性結合する。また、第３の層５０８は、トランシーバ及びモデム回路５１０も支持することができる。従って、アンテナは、アンテナ素子を経てマイクロ波通信信号を送信及び受信し、トランシーバ／モデム回路内の信号を処理し、ポート５１２にデータ入力及び出力を供給する。アンテナ１１０は、吸引カップ５１８又は他の形式の接着剤により窓５１６に固定することができる。壁取り付け構成では、アンテナは、スクリュー又はボルトを使用して壁に固定されてもよい。平面アンテナ１１０を取り付けるのに使用される技術は、いかなる形式の取り付け構成にも適応させることができる。
【００３２】
[0040]層５０４と５０６との間、及び５０８と５０６との間の材料及び厚みは、アンテナの性能にとって重要である（即ち、接地面からのアンテナ素子及びマイクロ波回路の間隔は、回路の動作及びアンテナのパターンに影響する）。本発明の一実施形態では、回路板の材料は、マイクロ波回路を製造するのに有用な低ロス材料である。低ロス材料の一形式が、ロガーズコーポレーションからマテリアルＲＯ４００３として入手できる。この材料は、ＵＮＩＩ帯域で動作するための回路板が接地面からアンテナ素子へと測定して０．０３２インチの厚みとなるような誘電率を与える。全回路板厚みは、０．０６５インチである。全回路板サイズは、７インチ×１０インチである。従って、筺体５００は、そのおおよその寸法が厚み３ｃｍ×高さ２５ｃｍ×巾２０ｃｍであり、これは、窓に設置したときにカーテンの背後に容易に隠れるサイズである。
【００３３】
[0041]別の実施形態では、第１層５０４のアンテナ素子３０２は、接地面５０６から発泡コア又はエアギャップで分離されてもよい。従って、駆動回路を従来の印刷回路板にアッセンブルし、アンテナ素子の反対側で接地面に取り付けることができる。このような発泡コア又はエアギャップに基づく回路構造は、パネル取り付けアンテナのコストを更に下げることになる。
【００３４】
[0042]アンテナ構造の最終的な設計において、水平及び垂直平面における素子の間隔、並びに駆動回路内の減衰器によって与えられる振幅減衰は、アンテナが取り付けられるガラス（又は他の材料）のインピーダンスを補償するように調整される。
【００３５】
[0043]位相シフターが＋９０、−９０及び０度の位相シフトを与える実施形態では、アンテナの単一メインビームを±４５°及び中心に切り換えることができる。従って、アンテナは、特定のノードと通信すると共に、現在通信していないノード及び他のマイクロ波干渉源からの望ましからぬ干渉を回避するように、隣接ノードに能動的に向けることができる。
【００３６】
[0044]図６は、ＵＮＩＩ帯域で動作するための上述した構成を有する平面アンテナ１１０の方位方向パターン６００を示す。このパターン６００は、中心ビーム６０２と、右ビーム６０４と、左ビーム６０６とを含む。アンテナ１１０は、方向性利得が１８．５ｄＢｉで、仰角方向のビーム巾が約１０度で且つ方位方向のビーム巾が約４７度である。アンテナの帯域巾は、１５０ＭＨｚである。
【００３７】
[0045]以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の基本的な概念から逸脱せずに、他の及び更に別の実施形態を案出することもでき、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲により限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一態様に係るネットワークの例示的部分を示すネットワーク図である。
【図２Ａ】本発明のアンテナにより形成されるビームの方位方向の平面図である。
【図２Ｂ】本発明のアンテナにより形成されるビームの仰角方向の平面図である。
【図３】アンテナアレイ素子のための駆動回路のブロック図である。
【図４】アンテナアレイ素子の平面図である。
【図５】アンテナの縦断面図である。
【図６】本発明の平面アンテナによって形成される方位方向パターンを示す図である。
【図７】図３の駆動回路に使用される位相シフターの概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００・・・メッシュネットワーク、１０１・・・ネットワークアクセスポイント、１０２・・・ネットワークアクセスノード、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ・・・隣接ノード、１０３・・・ネットワークアクセスコンセントレータ、１０５・・・帰路、１０６・・・ネットワーク、１０７・・・通信リンク、１０８・・・ワイヤレスインターリンク、１１０・・・パネル取り付けアンテナ、１１２・・・屋上アンテナ、３００・・・電力供給回路、３０２・・・アレイ素子、３０４・・・電力分割器、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４・・・減衰器、３１６、３１８、３２０、３２２・・・位相シフター、７００・・・ハイブリッドカプラー、７０２・・・ＰＩＮダイオード、４００、４０２、４０４、４０６、４０８・・・列、４１０・・・導体、５００・・・筺体、５０２・・・多層回路板、５１０・・・トランシーバ及びモデム回路、５１４・・・ビア、５１６・・・窓、５１８・・・吸引カップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュネットワークと通信するためのアンテナにおいて、
メッシュネットワークの隣接ノードと通信するための放射パターンを合成するための複数のフェーズドアレイ素子と、
前記複数のフェーズドアレイ素子にマイクロ波電力を供給すると共に、前記放射パターンの方向性を制御するための駆動回路と、
を備えるアンテナ。
【請求項２】
前記複数のフェーズドアレイ素子及び前記駆動回路を収容し、厚みが約３ｃｍである筺体を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記複数のフェーズドアレイ素子は、大きさが約２５ｃｍ×約２０ｃｍの基板に配置される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記方向性は、Ｐ個（Ｐは１より大きな整数）の個別の方向に切り換えられる、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記Ｐは、＋４５度、中心及び−４５度に対応する３である、請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記放射パターンの仰角は固定される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記放射パターンの仰角は水平から傾斜して固定される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記駆動回路はトランシーバ及びモデム回路に結合される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記駆動回路及び複数のフェーズドアレイ素子のための筺体であって、接着素子を含む筺体を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記接着素子は、前記筺体を平坦面に取り付けるために適用される、請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記複数のアンテナ素子、接地部、及び前記駆動回路を支持する多層回路板を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記複数のフェーズドアレイ素子を支持するための発泡コア基板を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
メッシュネットワークと通信するためのアンテナにおいて、
第１面及び第２面を有し、内部に接地面が形成された多層回路板と、
前記多層回路板の前記第１面に配され、アンテナ素子のＭ×Ｎアレイ（Ｍ及びＮはそれぞれ１より大きな整数）を有するアンテナアレイと、
前記多層回路板の前記第２面に配された駆動回路であって、入力マイクロ波信号をＭ個の信号経路に分割する電力分割器を有し、複数の位相シフト回路がＭ−１個の経路に結合され、且つ各位相シフト回路の出力がアンテナ素子に結合され、更に、前記Ｍ個の信号経路の１つがアンテナ素子に直結されている駆動回路と、
を備えるアンテナ。
【請求項１４】
前記Ｍは５であり、前記Ｎは８である、請求項１３に記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記電力分割器は、前記Ｍ個の信号経路の各々に減衰を含む、請求項１２に記載のアンテナ。
【請求項１６】
前記位相シフト回路は、制御信号に応答して前記Ｍ−１個の経路の信号を個別の位相量だけ位相シフトする切り換え式ハイブリッドカプラーを備える、請求項１３に記載のアンテナ。
【請求項１７】
前記個別の位相シフトは、−９０度、０度及び＋９０度の少なくとも１つである、請求項１６に記載のアンテナ。
【請求項１８】
前記個別の位相シフトは、前記アレイにより形成される放射パターンのメインビームを０度、＋４５度及び−４５度に向けさせる、請求項１７に記載のアンテナ。
【請求項１９】
モデム回路及びトランシーバ回路を更に備える、請求項１３に記載のアンテナ。
【請求項１】
メッシュネットワークと通信するためのアンテナにおいて、
メッシュネットワークの隣接ノードと通信するための放射パターンを合成するための複数のフェーズドアレイ素子と、
前記複数のフェーズドアレイ素子にマイクロ波電力を供給すると共に、前記放射パターンの方向性を制御するための駆動回路と、
を備えるアンテナ。
【請求項２】
前記複数のフェーズドアレイ素子及び前記駆動回路を収容し、厚みが約３ｃｍである筺体を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記複数のフェーズドアレイ素子は、大きさが約２５ｃｍ×約２０ｃｍの基板に配置される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記方向性は、Ｐ個（Ｐは１より大きな整数）の個別の方向に切り換えられる、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記Ｐは、＋４５度、中心及び−４５度に対応する３である、請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記放射パターンの仰角は固定される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記放射パターンの仰角は水平から傾斜して固定される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記駆動回路はトランシーバ及びモデム回路に結合される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記駆動回路及び複数のフェーズドアレイ素子のための筺体であって、接着素子を含む筺体を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記接着素子は、前記筺体を平坦面に取り付けるために適用される、請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記複数のアンテナ素子、接地部、及び前記駆動回路を支持する多層回路板を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記複数のフェーズドアレイ素子を支持するための発泡コア基板を更に備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
メッシュネットワークと通信するためのアンテナにおいて、
第１面及び第２面を有し、内部に接地面が形成された多層回路板と、
前記多層回路板の前記第１面に配され、アンテナ素子のＭ×Ｎアレイ（Ｍ及びＮはそれぞれ１より大きな整数）を有するアンテナアレイと、
前記多層回路板の前記第２面に配された駆動回路であって、入力マイクロ波信号をＭ個の信号経路に分割する電力分割器を有し、複数の位相シフト回路がＭ−１個の経路に結合され、且つ各位相シフト回路の出力がアンテナ素子に結合され、更に、前記Ｍ個の信号経路の１つがアンテナ素子に直結されている駆動回路と、
を備えるアンテナ。
【請求項１４】
前記Ｍは５であり、前記Ｎは８である、請求項１３に記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記電力分割器は、前記Ｍ個の信号経路の各々に減衰を含む、請求項１２に記載のアンテナ。
【請求項１６】
前記位相シフト回路は、制御信号に応答して前記Ｍ−１個の経路の信号を個別の位相量だけ位相シフトする切り換え式ハイブリッドカプラーを備える、請求項１３に記載のアンテナ。
【請求項１７】
前記個別の位相シフトは、−９０度、０度及び＋９０度の少なくとも１つである、請求項１６に記載のアンテナ。
【請求項１８】
前記個別の位相シフトは、前記アレイにより形成される放射パターンのメインビームを０度、＋４５度及び−４５度に向けさせる、請求項１７に記載のアンテナ。
【請求項１９】
モデム回路及びトランシーバ回路を更に備える、請求項１３に記載のアンテナ。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００７−５２４２７３（Ｐ２００７−５２４２７３Ａ）
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１７３６３（Ｐ２００６−５１７３６３）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１９４２７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００４２７８
【国際公開日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（５０３３８３９６３）スカイパイロット ネットワークス， インコーポレイテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１９４２７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００４２７８
【国際公開日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【出願人】（５０３３８３９６３）スカイパイロット ネットワークス， インコーポレイテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
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