JP3294155B2 - 通信システム - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/28—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements
- H01Q19/32—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements the primary active element being end-fed and elongated
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
- H01Q3/446—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element the radiating element being at the centre of one or more rings of auxiliary elements
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は通信システムに関す
る。より特定的には、本発明は、無線通信システムにお
いてデジタル的にビームを操作するアンテナ・アレイに
関する。
る。より特定的には、本発明は、無線通信システムにお
いてデジタル的にビームを操作するアンテナ・アレイに
関する。
【０００２】
【従来の技術】無線周波リンクの高感度を達成するため
の発展性のあるアプローチは、指向性利得を有するアン
テナを使用することによる。この利得は角度範囲を犠牲
にするので、より広い有効範囲を得るためにはビームの
向きを変更しなければならない。
の発展性のあるアプローチは、指向性利得を有するアン
テナを使用することによる。この利得は角度範囲を犠牲
にするので、より広い有効範囲を得るためにはビームの
向きを変更しなければならない。
【０００３】非常に高速な指向性の操作が必要な場合、
固定ビーム・アンテナの機械式回転によるよりも電子的
方法の方が一般に好ましい。電子的な方法はまた、信頼
性、重量及び他の要件においても優れている。
固定ビーム・アンテナの機械式回転によるよりも電子的
方法の方が一般に好ましい。電子的な方法はまた、信頼
性、重量及び他の要件においても優れている。
【０００４】しかしながら、電子的に走査を行う従来の
方法には欠点がある。最も概念的に単純な方法では、複
数の固定ビーム・アンテナが異なる方向に向けられ、活
性化したチャネルにスイッチされるため、多くのハード
ウェアを必要とし、多大な容積を消費し（従って重いこ
とを意味する）、しばしば非常に多大なスイッチ損失を
被る。マルチ・ポート・レンズまたはバトラ（Butler）
・マトリックス・ネットワークなどの固定式ビーム成形
器を有するフェーズド・アレイはスイッチ損失に加え、
ビーム成形器損失を有する。可変移相器ビーム成形器を
有するフェーズド・アレイは複雑で高価であり、それら
の給電分配及び移相器ネットワークも有損失である。
方法には欠点がある。最も概念的に単純な方法では、複
数の固定ビーム・アンテナが異なる方向に向けられ、活
性化したチャネルにスイッチされるため、多くのハード
ウェアを必要とし、多大な容積を消費し（従って重いこ
とを意味する）、しばしば非常に多大なスイッチ損失を
被る。マルチ・ポート・レンズまたはバトラ（Butler）
・マトリックス・ネットワークなどの固定式ビーム成形
器を有するフェーズド・アレイはスイッチ損失に加え、
ビーム成形器損失を有する。可変移相器ビーム成形器を
有するフェーズド・アレイは複雑で高価であり、それら
の給電分配及び移相器ネットワークも有損失である。
【０００５】無線通信において指向性の操作に適応され
る可変負荷のパラスティック（parasitic）・アンテナ
・アレイは、他の指向性の操作のアプローチに比較し
て、単純さ、効率及び信頼性で利点を有する。このよう
にリアクタンス的に負荷されるアンテナでは、個々の素
子への伝送路は存在せず、個々の素子の励起が電磁相互
作用により達成される。１つの給電点しか存在せず、こ
のことはアンテナを送信機に適合させる問題を単純化す
る。１つの放射器（radiator）のみが直接給電されるの
で、給電マニホールド（feed manifold）に関連する複
雑性及び損失が排除される。また、有損失のインライン
・スイッチング及び（または）移相器が必要とされな
い。パラスティック・アレイ内で使用されるスイッチ
は、システム全体の損失が小さくなるように分配され
る。最後に、リアクタンス的な負荷は機械的または電子
的なスイッチのいずれかを使用して、指向性の操作のた
めの手段を提供し得る。
る可変負荷のパラスティック（parasitic）・アンテナ
・アレイは、他の指向性の操作のアプローチに比較し
て、単純さ、効率及び信頼性で利点を有する。このよう
にリアクタンス的に負荷されるアンテナでは、個々の素
子への伝送路は存在せず、個々の素子の励起が電磁相互
作用により達成される。１つの給電点しか存在せず、こ
のことはアンテナを送信機に適合させる問題を単純化す
る。１つの放射器（radiator）のみが直接給電されるの
で、給電マニホールド（feed manifold）に関連する複
雑性及び損失が排除される。また、有損失のインライン
・スイッチング及び（または）移相器が必要とされな
い。パラスティック・アレイ内で使用されるスイッチ
は、システム全体の損失が小さくなるように分配され
る。最後に、リアクタンス的な負荷は機械的または電子
的なスイッチのいずれかを使用して、指向性の操作のた
めの手段を提供し得る。
【０００６】次に挙げるような種々の可変負荷のパラス
ティック・アレイが知られている。
ティック・アレイが知られている。
【０００７】IEEE Transactions on Antenna and Propa
gation、Vol．A-26、No．3、May 1878、pages 390-395
で公開されるRF Harringtonによる論文は、直接給電さ
れる放射器の周囲に配置されるリアクタンス的に負荷さ
れる放射器を有するｎポート・アンテナ・システムの概
念及び理論を開示する。アレイ内の素子のリアクタンス
負荷を変化することにより、アンテナ・アレイの最大利
得の方向を変化することが可能である。直接に給電され
る制御ダイポールを取り囲み、リアクタンス的に負荷さ
れるダイポールの環状の配列が例示される。
gation、Vol．A-26、No．3、May 1878、pages 390-395
で公開されるRF Harringtonによる論文は、直接給電さ
れる放射器の周囲に配置されるリアクタンス的に負荷さ
れる放射器を有するｎポート・アンテナ・システムの概
念及び理論を開示する。アレイ内の素子のリアクタンス
負荷を変化することにより、アンテナ・アレイの最大利
得の方向を変化することが可能である。直接に給電され
る制御ダイポールを取り囲み、リアクタンス的に負荷さ
れるダイポールの環状の配列が例示される。
【０００８】米国特許第３１０９１７５号は、接地面上
に設けられた活性アンテナ素子と、中央素子から外側に
延びる複数の半径に沿って間隔を置いて設けられ、複数
の放射状に延びる指向性アレイを提供する複数のパラス
ティック素子とを開示する。１対のパラスティック素子
が中央活性アンテナ素子と、放射状に延びるパラスティ
ック素子の活性アレイとの間に配置される回転リング上
に設けられて回転され、複数の高利得の放射状に延びる
ローブを有するアンテナ・システムを提供する。
に設けられた活性アンテナ素子と、中央素子から外側に
延びる複数の半径に沿って間隔を置いて設けられ、複数
の放射状に延びる指向性アレイを提供する複数のパラス
ティック素子とを開示する。１対のパラスティック素子
が中央活性アンテナ素子と、放射状に延びるパラスティ
ック素子の活性アレイとの間に配置される回転リング上
に設けられて回転され、複数の高利得の放射状に延びる
ローブを有するアンテナ・システムを提供する。
【０００９】米国特許第３５６０９７８号は、電子的に
制御されるアンテナ・システムを開示し、そこではパラ
スティック素子の２つ以上の同心アレイにより囲まれる
モノポールを含み、パラスティック素子アレイがデジタ
ル的に制御されるスイッチング素子により、選択的に操
作される。
制御されるアンテナ・システムを開示し、そこではパラ
スティック素子の２つ以上の同心アレイにより囲まれる
モノポールを含み、パラスティック素子アレイがデジタ
ル的に制御されるスイッチング素子により、選択的に操
作される。
【００１０】米国特許第３８８３８７５号は、ｎ−１個
のアンテナ素子を順繰りに励起する送信手段と、所定の
プログラムに従い連続的な励起を提供する電子式または
機械式整流子（commutator）とに結合されるリニア・ア
レイ・アンテナを開示する。ｎ−１個の素子の各々を短
絡及び開放する手段が提供され、前記素子の任意の１つ
の励起の間、励起される素子の背後の素子が反射器とし
て作用し、残りのｎ−２個の素子が開回路のまま、従っ
て電気的に透過なように、短絡回路及び開回路が作用す
る。常にパラスティックな素子がアレイの一端に配置さ
れる。
のアンテナ素子を順繰りに励起する送信手段と、所定の
プログラムに従い連続的な励起を提供する電子式または
機械式整流子（commutator）とに結合されるリニア・ア
レイ・アンテナを開示する。ｎ−１個の素子の各々を短
絡及び開放する手段が提供され、前記素子の任意の１つ
の励起の間、励起される素子の背後の素子が反射器とし
て作用し、残りのｎ−２個の素子が開回路のまま、従っ
て電気的に透過なように、短絡回路及び開回路が作用す
る。常にパラスティックな素子がアレイの一端に配置さ
れる。
【００１１】米国特許第４６３１５４６号は、アンテナ
配列の基本的な無指向性パターンを指向性パターンに変
更する回路に接続された中央駆動型アンテナ素子及び複
数の周囲のパラスティック素子を開示する。通常、パラ
スティック素子をグラウンドに容量性結合し、一方、選
択的に幾つかのパラスティック素子をグラウンドに誘導
結合することにより、反射器として作用し、偏心した信
号放射を提供するように、様々なパラスティック素子の
グラウンドへの結合を循環して変更することにより、回
転する指向性信号が生成される。
配列の基本的な無指向性パターンを指向性パターンに変
更する回路に接続された中央駆動型アンテナ素子及び複
数の周囲のパラスティック素子を開示する。通常、パラ
スティック素子をグラウンドに容量性結合し、一方、選
択的に幾つかのパラスティック素子をグラウンドに誘導
結合することにより、反射器として作用し、偏心した信
号放射を提供するように、様々なパラスティック素子の
グラウンドへの結合を循環して変更することにより、回
転する指向性信号が生成される。
【００１２】米国特許第４７００１９７号は、各々が接
地面に実質的に垂直に、しかしながら電気的に絶縁され
て位置決めされ、中央駆動型モノポールを取り囲む複数
の同心円に配列された複数の同軸パラスティック素子を
開示する。パラスティック素子はPINダイオードまたは
他のスイッチング手段により接地面に接続され、選択的
に接地面に接続されて、アンテナ・ビームの指向性を方
位角面と仰角面の両方において変更する。
地面に実質的に垂直に、しかしながら電気的に絶縁され
て位置決めされ、中央駆動型モノポールを取り囲む複数
の同心円に配列された複数の同軸パラスティック素子を
開示する。パラスティック素子はPINダイオードまたは
他のスイッチング手段により接地面に接続され、選択的
に接地面に接続されて、アンテナ・ビームの指向性を方
位角面と仰角面の両方において変更する。
【００１３】米国特許第５２９４９３９号は、面積を占
めて、何波長かに延びたアンテナ素子のアレイを含み、
電子的に再構成され得るアンテナを開示する。可変モー
ド動作の過程において、アンテナ素子が活性化またはパ
ラスティック素子として再構成され得る。アンテナ素子
の活性化したサブセットが、複数の電波伝搬モードで動
作し得る複数の電子的なリアクタンスにより制御される
アンテナ素子のパラスティック・サブセット上で電波を
励起する。
めて、何波長かに延びたアンテナ素子のアレイを含み、
電子的に再構成され得るアンテナを開示する。可変モー
ド動作の過程において、アンテナ素子が活性化またはパ
ラスティック素子として再構成され得る。アンテナ素子
の活性化したサブセットが、複数の電波伝搬モードで動
作し得る複数の電子的なリアクタンスにより制御される
アンテナ素子のパラスティック・サブセット上で電波を
励起する。
【００１４】従来のいずれの技術も、無線通信システム
における可変負荷のパラスティック・アンテナ・アレイ
の利点を扱わない。しかも、従来技術のアンテナは、無
線通信システムにおいて、ビームを導くための複雑な機
械式及び電子式システムを使用する。
における可変負荷のパラスティック・アンテナ・アレイ
の利点を扱わない。しかも、従来技術のアンテナは、無
線通信システムにおいて、ビームを導くための複雑な機
械式及び電子式システムを使用する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無線
通信システム内に含まれる複数の通信ノード間での通信
のために、感度及び角度弁別を改善するアンテナ・アレ
イ構成を有する無線通信システムを提供することであ
る。
通信システム内に含まれる複数の通信ノード間での通信
のために、感度及び角度弁別を改善するアンテナ・アレ
イ構成を有する無線通信システムを提供することであ
る。
【００１６】本発明の別の目的は、ビームが操作される
可変負荷のパラスティック・アンテナ・アレイを有する
無線通信システムを提供することである。
可変負荷のパラスティック・アンテナ・アレイを有する
無線通信システムを提供することである。
【００１７】本発明の別の目的は、無線通信システム内
の通信ノードの位置を求め、識別し、それと通信するコ
ンピュータ操作でビームが操作されるアンテナ・アレイ
を提供することである。
の通信ノードの位置を求め、識別し、それと通信するコ
ンピュータ操作でビームが操作されるアンテナ・アレイ
を提供することである。
【００１８】本発明の別の目的は、コンピュータ操作で
ビームが操作される可変負荷のパラスティック・アンテ
ナ・アレイを使用し、無線通信システム内の複数の通信
ノード間で通信する方法を提供することである。
ビームが操作される可変負荷のパラスティック・アンテ
ナ・アレイを使用し、無線通信システム内の複数の通信
ノード間で通信する方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達するため
に、本発明に係る通信システムは、通信ネットワーク内
に複数の通信ノードを有する通信システムであって、前
記複数の通信ノードの内のローカル通信ノードは、ａ）
データを伝搬する無線信号を送信するデータ入力を有す
る中央の放射素子と、前記放射素子に近接し、それぞれ
制御入力を有するパラスティック（parasitic）素子と
を有する無線アンテナ・アレイと、ｂ）それぞれ前記複
数のパラスティック素子の１つに接続され、前記無線信
号に対する前記パラスティック素子それぞれのパラステ
ィック・インピーダンスを選択的に変化させる複数のイ
ンピーダンス・スイッチイング回路と、ｃ）前記放射素
子に接続され、前記ネットワーク内の他の前記通信ノー
ドとの間で、前記無線信号によりデータを送受信する第
１のデータ経路と、前記スイッチング回路と接続され、
選択された前記アンテナ・アレイの方向を示す制御信号
を出力する第２のデータ経路とを有するコンピュータ
と、ｄ）前記コンピュータ内にあって、プログラム命令
と、前記ローカル通信ノードと前記複数の通信ノードの
内の他の通信ノードとの間の方向を示すアンテナ方向値
のテーブルとを記憶するメモリとを有し、前記無線アン
テナ・アレイは、全ての前記パラスティック素子が高イ
ンピーダンス状態の時に、無指向性モードの無線信号を
ブロードキャスト（broadcast）し、前記インピーダン
ス・スイッチング回路に応答して、選択された一部の複
数の前記パラスティック素子が選択的に低インピーダン
ス状態の時に、指向性モードの無線信号を選択された前
記アンテナ・アレイの方向にブロードキャストし、前記
コンピュータは、前記他の通信ノードの内の選択された
いずれかに対する選択されたアンテナ方向値を前記メモ
リにアクセスして得て、前記第２のデータ経路を介し
て、前記スイッチング回路に対して前記制御信号を出力
し、前記放射素子と前記第１のデータ経路を介して前記
データを送受信して、選択された前記通信ノードと通信
する。
に、本発明に係る通信システムは、通信ネットワーク内
に複数の通信ノードを有する通信システムであって、前
記複数の通信ノードの内のローカル通信ノードは、ａ）
データを伝搬する無線信号を送信するデータ入力を有す
る中央の放射素子と、前記放射素子に近接し、それぞれ
制御入力を有するパラスティック（parasitic）素子と
を有する無線アンテナ・アレイと、ｂ）それぞれ前記複
数のパラスティック素子の１つに接続され、前記無線信
号に対する前記パラスティック素子それぞれのパラステ
ィック・インピーダンスを選択的に変化させる複数のイ
ンピーダンス・スイッチイング回路と、ｃ）前記放射素
子に接続され、前記ネットワーク内の他の前記通信ノー
ドとの間で、前記無線信号によりデータを送受信する第
１のデータ経路と、前記スイッチング回路と接続され、
選択された前記アンテナ・アレイの方向を示す制御信号
を出力する第２のデータ経路とを有するコンピュータ
と、ｄ）前記コンピュータ内にあって、プログラム命令
と、前記ローカル通信ノードと前記複数の通信ノードの
内の他の通信ノードとの間の方向を示すアンテナ方向値
のテーブルとを記憶するメモリとを有し、前記無線アン
テナ・アレイは、全ての前記パラスティック素子が高イ
ンピーダンス状態の時に、無指向性モードの無線信号を
ブロードキャスト（broadcast）し、前記インピーダン
ス・スイッチング回路に応答して、選択された一部の複
数の前記パラスティック素子が選択的に低インピーダン
ス状態の時に、指向性モードの無線信号を選択された前
記アンテナ・アレイの方向にブロードキャストし、前記
コンピュータは、前記他の通信ノードの内の選択された
いずれかに対する選択されたアンテナ方向値を前記メモ
リにアクセスして得て、前記第２のデータ経路を介し
て、前記スイッチング回路に対して前記制御信号を出力
し、前記放射素子と前記第１のデータ経路を介して前記
データを送受信して、選択された前記通信ノードと通信
する。
【００２０】好適には、前記通信システムの前記スイッ
チング回路は、実質的に水平な接地面上に、非励起素子
として実質的に垂直に設けられる導体と、第１の端部が
前記導体に接続され、高周波的に低いインピーダンスを
介して第２の端部が前記接地面に接続され、電気的な長
さが実質的に前記無線信号の１／４波長分であって、前
記第１の端部で高いインピーダンスを示すプリント回路
伝送路と、前記導体と前記接地面との間に接続され、順
バイアス時に低インピーダンスを示し、逆バイアス時に
高インピーダンスを示すスイッチング素子と、前記プリ
ント回路伝送路の前記第２の端部とバイアス源との間に
接続され、前記バイアス源が前記コンピュータからの前
記第２のデータ経路に接続される制御入力を有し、前記
スイッチング素子を選択的に順バイアスし、前記無線信
号に対するパラスティック・インピーダンスを低減する
スイッチとを有する。
チング回路は、実質的に水平な接地面上に、非励起素子
として実質的に垂直に設けられる導体と、第１の端部が
前記導体に接続され、高周波的に低いインピーダンスを
介して第２の端部が前記接地面に接続され、電気的な長
さが実質的に前記無線信号の１／４波長分であって、前
記第１の端部で高いインピーダンスを示すプリント回路
伝送路と、前記導体と前記接地面との間に接続され、順
バイアス時に低インピーダンスを示し、逆バイアス時に
高インピーダンスを示すスイッチング素子と、前記プリ
ント回路伝送路の前記第２の端部とバイアス源との間に
接続され、前記バイアス源が前記コンピュータからの前
記第２のデータ経路に接続される制御入力を有し、前記
スイッチング素子を選択的に順バイアスし、前記無線信
号に対するパラスティック・インピーダンスを低減する
スイッチとを有する。
【００２１】更に好適には、前記通信システムの前記コ
ンピュータは、ｉ）前記無指向性モードを選択し、前記
他の通信ノードのいずれかから、前記ローカル通信ノー
ドに向けにではなくブロードキャストされた前記無線信
号を受信する受信手段と、ｉｉ）前記制御信号を順次、
前記スイッチング回路に対して出力し、前記アンテナ・
アレイの方向の選択を順次、変化される走査手段と、ｉ
ｉｉ）前記ブロードキャストされた無線信号の受信に好
適な方向を識別する比較手段と、ｉｖ）前記他の通信ノ
ードのいずれかの同一性を識別する識別手段とを有す
る。
ンピュータは、ｉ）前記無指向性モードを選択し、前記
他の通信ノードのいずれかから、前記ローカル通信ノー
ドに向けにではなくブロードキャストされた前記無線信
号を受信する受信手段と、ｉｉ）前記制御信号を順次、
前記スイッチング回路に対して出力し、前記アンテナ・
アレイの方向の選択を順次、変化される走査手段と、ｉ
ｉｉ）前記ブロードキャストされた無線信号の受信に好
適な方向を識別する比較手段と、ｉｖ）前記他の通信ノ
ードのいずれかの同一性を識別する識別手段とを有す
る。
【００２２】更に好適には、通信システムの前記コンピ
ュータは、前記他の通信ノードのいずれかから、前記ロ
ーカル通信ノードに向けられてブロードキャストされた
前記無線信号を検出し、検出した前記無線信号に応じ
て、前記指向性モードまたは前記無指向性モードを選択
する検出手段を有し、前記識別した同一性にもとづい
て、ブロードキャストされた前記無線信号の受信に好適
な方向を示すアンテナ方向値を前記メモリから得て、前
記スイッチング回路に対して、前記他の通信ノードのい
ずれかと指向性モードで無線信号を送受信することを可
能とする前記制御信号を、前記第２のデータ経路を介し
て出力する。
ュータは、前記他の通信ノードのいずれかから、前記ロ
ーカル通信ノードに向けられてブロードキャストされた
前記無線信号を検出し、検出した前記無線信号に応じ
て、前記指向性モードまたは前記無指向性モードを選択
する検出手段を有し、前記識別した同一性にもとづい
て、ブロードキャストされた前記無線信号の受信に好適
な方向を示すアンテナ方向値を前記メモリから得て、前
記スイッチング回路に対して、前記他の通信ノードのい
ずれかと指向性モードで無線信号を送受信することを可
能とする前記制御信号を、前記第２のデータ経路を介し
て出力する。
【００２３】また、本発明に係る電子的に再構成可能な
アンテナは、上面、接地面底面及び開口を有する支持部
材と、前記開口内に設けられる放射素子と、それぞれ前
記開口を囲み、実質的に４分の１波長の電気長の高い特
性インピーダンスと、バイアス給電点におけるグラウン
ド端子への低い高周波インピーダンスとによって、高周
波チョークを形成する複数マイクロストリップ・ライン
と、それぞれ前記放射素子を囲み、各前記アンテナ素子
がバイア・ホールを通じて異なる前記マイクロストリッ
プ・ラインに接続される複数のアンテナ素子と、一端に
おいて、前記バイア・ホールを通じて異なる前記アンテ
ナ素子に接続され、他端において、前記支持部材の接地
面底面に接続される複数のスイッチング素子と、各前記
スイッチング素子に接続され、第１の状態が、前記スイ
ッチング素子を導通状態にセットし、接続された前記ア
ンテナ素子を低インピーダンス状態にし、第２の状態
が、前記スイッチング素子を非導通状態にセットし、接
続された前記アンテナ素子を高インピーダンス状態にす
るバイアス回路と、前記アンテナ素子が高インピーダン
ス状態の時、前記アンテナを無指向性状態にセットし、
前記アンテナ素子が低インピーダンス状態の時、前記ア
ンテナを指向性状態にセットする手段とを有する。
アンテナは、上面、接地面底面及び開口を有する支持部
材と、前記開口内に設けられる放射素子と、それぞれ前
記開口を囲み、実質的に４分の１波長の電気長の高い特
性インピーダンスと、バイアス給電点におけるグラウン
ド端子への低い高周波インピーダンスとによって、高周
波チョークを形成する複数マイクロストリップ・ライン
と、それぞれ前記放射素子を囲み、各前記アンテナ素子
がバイア・ホールを通じて異なる前記マイクロストリッ
プ・ラインに接続される複数のアンテナ素子と、一端に
おいて、前記バイア・ホールを通じて異なる前記アンテ
ナ素子に接続され、他端において、前記支持部材の接地
面底面に接続される複数のスイッチング素子と、各前記
スイッチング素子に接続され、第１の状態が、前記スイ
ッチング素子を導通状態にセットし、接続された前記ア
ンテナ素子を低インピーダンス状態にし、第２の状態
が、前記スイッチング素子を非導通状態にセットし、接
続された前記アンテナ素子を高インピーダンス状態にす
るバイアス回路と、前記アンテナ素子が高インピーダン
ス状態の時、前記アンテナを無指向性状態にセットし、
前記アンテナ素子が低インピーダンス状態の時、前記ア
ンテナを指向性状態にセットする手段とを有する。
【００２４】また、本発明に係る通信方法は、コンピュ
ータ及びメモリを有するローカル・エリア・ネットワー
ク内の通信ノードをアクセスし、通信する方法であっ
て、前記コンピュータに結合される指向性アンテナに対
して、無指向性モードを選択するステップと、それぞれ
前記コンピュータに結合された前記指向性アンテナを有
する複数の通信ノードを有する前記ローカル・エリア・
ネットワーク内の既存のトラフィックから無線信号を受
信するステップと、前記指向性アンテナ及びコンピュー
タを用いて、前記ローカル・エリア・ネットワークの前
記通信ノードを識別するステップと、前記ネットワーク
の選択した通信ノードの有効方向を決定するステップ
と、前記指向性アンテナに対して指向性モードを選択
し、前記指向性アンテナの方向を前記選択した通信ノー
ドにセットするステップと、前記指向性アンテナ及び選
択した前記指向性アンテナの方向を用いて、獲得要求を
前記選択通信ノードに送信するステップと、前記ローカ
ル・エリア・ネットワークのそれぞれの前記通信ノード
に対するタイム・スロット・リストを示す許可信号を受
信するステップと、前記ローカル・エリア・ネットワー
クの各それぞれの前記通信ノードの前記アンテナを識別
し、前記指向性アンテナの方向を前記メモリ内の方向テ
ーブルに記憶するステップと、前記ローカル・エリア・
ネットワークの選択した前記通信ノードと通信シーケン
スを開始するために、前記指向性アンテナの方向をセッ
トするステップと、選択した前記通信ノードと選択した
前記指向性アンテナの方向を通じて無線信号を送受信す
るステップとを有する。
ータ及びメモリを有するローカル・エリア・ネットワー
ク内の通信ノードをアクセスし、通信する方法であっ
て、前記コンピュータに結合される指向性アンテナに対
して、無指向性モードを選択するステップと、それぞれ
前記コンピュータに結合された前記指向性アンテナを有
する複数の通信ノードを有する前記ローカル・エリア・
ネットワーク内の既存のトラフィックから無線信号を受
信するステップと、前記指向性アンテナ及びコンピュー
タを用いて、前記ローカル・エリア・ネットワークの前
記通信ノードを識別するステップと、前記ネットワーク
の選択した通信ノードの有効方向を決定するステップ
と、前記指向性アンテナに対して指向性モードを選択
し、前記指向性アンテナの方向を前記選択した通信ノー
ドにセットするステップと、前記指向性アンテナ及び選
択した前記指向性アンテナの方向を用いて、獲得要求を
前記選択通信ノードに送信するステップと、前記ローカ
ル・エリア・ネットワークのそれぞれの前記通信ノード
に対するタイム・スロット・リストを示す許可信号を受
信するステップと、前記ローカル・エリア・ネットワー
クの各それぞれの前記通信ノードの前記アンテナを識別
し、前記指向性アンテナの方向を前記メモリ内の方向テ
ーブルに記憶するステップと、前記ローカル・エリア・
ネットワークの選択した前記通信ノードと通信シーケン
スを開始するために、前記指向性アンテナの方向をセッ
トするステップと、選択した前記通信ノードと選択した
前記指向性アンテナの方向を通じて無線信号を送受信す
るステップとを有する。
【００２５】好適には、前記通信方法の各指向性アンテ
ナは複数のパラスティック素子により囲まれる中央放射
素子を有し、前記指向性アンテナに対して無指向性モー
ドを選択する前記ステップが、前記パラスティック素子
を"開回路"状態にセットして、前記指向性アンテナによ
り無線信号を受信するステップを有する。
ナは複数のパラスティック素子により囲まれる中央放射
素子を有し、前記指向性アンテナに対して無指向性モー
ドを選択する前記ステップが、前記パラスティック素子
を"開回路"状態にセットして、前記指向性アンテナによ
り無線信号を受信するステップを有する。
【００２６】更に好適には、前記通信方法の前記指向性
アンテナに対して指向性モードを選択する前記ステップ
は、選択された前記パラスティック素子を"短絡回路"状
態にセットするステップと、前記"短絡回路"状態にセッ
トされた前記パラスティック素子により、前記中央放射
素子から無線信号を選択された方向に送信するステップ
とを有する。
アンテナに対して指向性モードを選択する前記ステップ
は、選択された前記パラスティック素子を"短絡回路"状
態にセットするステップと、前記"短絡回路"状態にセッ
トされた前記パラスティック素子により、前記中央放射
素子から無線信号を選択された方向に送信するステップ
とを有する。
【００２７】更に好適には、前記通信方法は前記パラス
ティック素子の"短絡回路"状態を変化させ、ビームを操
作した無線信号を形成するステップを有する。
ティック素子の"短絡回路"状態を変化させ、ビームを操
作した無線信号を形成するステップを有する。
【００２８】更に好適には、前記通信方法の前記メモリ
は複数の記憶プログラム命令を有し、前記ローカル・エ
リア・ネットワーク内の前記通信ノードを識別する前記
ステップが、前記メモリに記憶される検出プログラムを
用いて、前記ローカル・エリア・ネットワーク内の各前
記通信ノードを識別するステップを有する。
は複数の記憶プログラム命令を有し、前記ローカル・エ
リア・ネットワーク内の前記通信ノードを識別する前記
ステップが、前記メモリに記憶される検出プログラムを
用いて、前記ローカル・エリア・ネットワーク内の各前
記通信ノードを識別するステップを有する。
【００２９】更に好適には、前記通信方法は、前記メモ
リ内に、前記ローカル・エリア・ネットワーク内の各前
記通信ノードに対する前記指向性アンテナの方向を示す
テーブルを形成するステップを有する。
リ内に、前記ローカル・エリア・ネットワーク内の各前
記通信ノードに対する前記指向性アンテナの方向を示す
テーブルを形成するステップを有する。
【００３０】これらの及び他の目的、特徴及び利点が、
それぞれビームが操作されるリアクタンス負荷のパラス
ティック・アレイを含む複数の通信ノードを有する通信
ネットワークにおいて達成される。各パラスティック・
アレイは、データを伝搬する無線信号を送受信するデー
タ入力を有する中央の放射素子を含む。パラスティック
・アレイはまた、放射器に近接する複数のパラスティッ
ク素子を含む。放射素子及びパラスティック素子の両者
は制御入力を有する。インピーダンス・スイッチング回
路が各々のパラスティック素子に接続され、制御信号に
より選択的に各パラスティック素子の負荷インピーダン
スを変化させる。パラスティック・アレイは、全てのパ
ラスティック素子が高インピーダンス状態または"開回
路"状態の時、無指向性モードの無線信号を放射する。
パラスティック・アレイはスイッチング回路に応答し
て、選択された一部複数のパラスティック素子が、選択
的に低インピーダンス状態または"短絡回路"状態に置か
れる時、指向性モードの無線信号を選択された方向に放
射する。第１のデータ経路を有するコンピュータが放射
素子に結合され、通信システム内の他の通信ノードとの
間で無線信号によりデータを送受信する。コンピュータ
はまた、スイッチング回路に結合され、選択されたアン
テナの方向を示す信号を出力する第２のデータ経路を含
む。コンピュータ内のメモリは、ローカル通信ノードと
通信システムの他の通信ノードとの間の方向を示す方向
値のテーブルを記憶する。コンピュータは他の選択通信
ノードに対する選択方向値をメモリからアクセスし、そ
の値を第２のデータ経路を通じてスイッチング回路に出
力し、それにより、アンテナのパラスティック負荷を方
向付け、コンピュータから第１のデータ経路を通じて受
信され、アンテナ放射器から放射される通信信号を方向
付けることにより選択通信ノードと通信する。
それぞれビームが操作されるリアクタンス負荷のパラス
ティック・アレイを含む複数の通信ノードを有する通信
ネットワークにおいて達成される。各パラスティック・
アレイは、データを伝搬する無線信号を送受信するデー
タ入力を有する中央の放射素子を含む。パラスティック
・アレイはまた、放射器に近接する複数のパラスティッ
ク素子を含む。放射素子及びパラスティック素子の両者
は制御入力を有する。インピーダンス・スイッチング回
路が各々のパラスティック素子に接続され、制御信号に
より選択的に各パラスティック素子の負荷インピーダン
スを変化させる。パラスティック・アレイは、全てのパ
ラスティック素子が高インピーダンス状態または"開回
路"状態の時、無指向性モードの無線信号を放射する。
パラスティック・アレイはスイッチング回路に応答し
て、選択された一部複数のパラスティック素子が、選択
的に低インピーダンス状態または"短絡回路"状態に置か
れる時、指向性モードの無線信号を選択された方向に放
射する。第１のデータ経路を有するコンピュータが放射
素子に結合され、通信システム内の他の通信ノードとの
間で無線信号によりデータを送受信する。コンピュータ
はまた、スイッチング回路に結合され、選択されたアン
テナの方向を示す信号を出力する第２のデータ経路を含
む。コンピュータ内のメモリは、ローカル通信ノードと
通信システムの他の通信ノードとの間の方向を示す方向
値のテーブルを記憶する。コンピュータは他の選択通信
ノードに対する選択方向値をメモリからアクセスし、そ
の値を第２のデータ経路を通じてスイッチング回路に出
力し、それにより、アンテナのパラスティック負荷を方
向付け、コンピュータから第１のデータ経路を通じて受
信され、アンテナ放射器から放射される通信信号を方向
付けることにより選択通信ノードと通信する。
【００３１】
【発明の実施の形態】図１では、リアクタンス的に制御
される指向性アンテナ・アレイが、給電系（図示せず）
により直接励振される１つの中央モノポール１２を含む
薄い回路カード１０を有する。中央駆動素子または放射
器１２は、放射器と同一のタイプのパラスティック素子
１４の放射状の列により囲まれる。各パラスティック
（parasitic）素子は、後述のように、高インピーダン
ス若しくは"開回路"状態、または低インピーダンス若し
くは"短絡回路"状態のいずれかをとる制御負荷を介し
て、接地面２３に接続される（図３参照）。各パラステ
ィック素子を流れる電流は、各素子に直列に接続される
スイッチ素子（図示せず）により制御される。アレイの
指向性及びビームの方向は、"オン"及び"オフ"のパラス
ティック素子の適切な選択により制御される。パラステ
ィック負荷が選択可能な場合、方位面内のビームの方向
も選択可能である。パラスティック負荷が電子的または
他の高速な方法により変更される場合、迅速なビーム走
査アンテナまたは敏捷なビーム指向アンテナが達成され
る。
される指向性アンテナ・アレイが、給電系（図示せず）
により直接励振される１つの中央モノポール１２を含む
薄い回路カード１０を有する。中央駆動素子または放射
器１２は、放射器と同一のタイプのパラスティック素子
１４の放射状の列により囲まれる。各パラスティック
（parasitic）素子は、後述のように、高インピーダン
ス若しくは"開回路"状態、または低インピーダンス若し
くは"短絡回路"状態のいずれかをとる制御負荷を介し
て、接地面２３に接続される（図３参照）。各パラステ
ィック素子を流れる電流は、各素子に直列に接続される
スイッチ素子（図示せず）により制御される。アレイの
指向性及びビームの方向は、"オン"及び"オフ"のパラス
ティック素子の適切な選択により制御される。パラステ
ィック負荷が選択可能な場合、方位面内のビームの方向
も選択可能である。パラスティック負荷が電子的または
他の高速な方法により変更される場合、迅速なビーム走
査アンテナまたは敏捷なビーム指向アンテナが達成され
る。
【００３２】パラスティック・アレイによるアプローチ
は、他のフェーズド・アレイによるアプローチと比較し
て、単純さ、効率及び信頼性で利点を有する。１つの放
射器だけが直接、給電されるので、給電マニホールドに
関連する複雑性及び損失が排除される。また、有損失の
インライン・スイッチング及び（または）移相器が必要
とされない。パラスティック・アレイ内のスイッチは、
システム全体の損失が小さくなるように分配される。こ
のアプローチは、前記のHarringtonによるＩＥＥＥ論文
により提案されるより一般的なリアクタンス的な負荷で
はなく、単純な"高インピーダンス"及び"低インピーダ
ンス"のパラスティック負荷だけを使用する。また放射
器の保全性が守られる場合、アンテナは他の素子が故障
しても（性能的な低下を伴って）、アンテナ機能を提供
し続ける。一般に、特定のアレイ形状、素子長、及び素
子負荷により、有用なアンテナ・パターンが得られる。
活性アレイ素子が相互結合により励起されるので、これ
らの電流の位相及び振幅（及び結果の放射パターン）
は、アレイ及び素子の物理詳細に厳密に依存する。
は、他のフェーズド・アレイによるアプローチと比較し
て、単純さ、効率及び信頼性で利点を有する。１つの放
射器だけが直接、給電されるので、給電マニホールドに
関連する複雑性及び損失が排除される。また、有損失の
インライン・スイッチング及び（または）移相器が必要
とされない。パラスティック・アレイ内のスイッチは、
システム全体の損失が小さくなるように分配される。こ
のアプローチは、前記のHarringtonによるＩＥＥＥ論文
により提案されるより一般的なリアクタンス的な負荷で
はなく、単純な"高インピーダンス"及び"低インピーダ
ンス"のパラスティック負荷だけを使用する。また放射
器の保全性が守られる場合、アンテナは他の素子が故障
しても（性能的な低下を伴って）、アンテナ機能を提供
し続ける。一般に、特定のアレイ形状、素子長、及び素
子負荷により、有用なアンテナ・パターンが得られる。
活性アレイ素子が相互結合により励起されるので、これ
らの電流の位相及び振幅（及び結果の放射パターン）
は、アレイ及び素子の物理詳細に厳密に依存する。
【００３３】アンテナの１実施例は、放射器１２に関し
て８つの放射状の列が形成されるアレイ形状を含み、各
放射状の列は、２個のパラスティック素子１４を含む。
アレイの厳密な寸法は、１）半径方向に沿うパラスティ
ック素子間の間隔（好適な間隔は０．２６６波長）と、
２）同じ長さのモノポール長及びパラスティック素子長
（好適な長さは０．２６６波長）である。接地面の寸法
は、やや厳密でなくてもよいが、約１．６波長以上であ
るべきである。これらの厳密な寸法は０．０２波長のロ
ッド径を有する放射器及びパラスティック素子に適す
る。他のロッド径でも機能するが、他の寸法の最適な選
択に影響する。また、平坦な形状またはプリント回路基
板などの非円柱状の放射器も、適切な調整により機能し
得る。パラスティック素子を開放または短絡する機構に
より実現されるこのアレイにより、選択可能なビームの
方向及び選択可能な指向性を有するアンテナが達成され
る。全てのパラスティック素子が回路的に開放される場
合、孤立したモノポールのＨ面の無指向性パターン特性
が達成される。選択された放射パターンが回路的に短絡
される場合、後述のように、指向性パターンが実質的な
帯域幅にわたり達成される。中間的な値の指向性は、よ
り少数の短絡回路列の選択により達成され得る。
て８つの放射状の列が形成されるアレイ形状を含み、各
放射状の列は、２個のパラスティック素子１４を含む。
アレイの厳密な寸法は、１）半径方向に沿うパラスティ
ック素子間の間隔（好適な間隔は０．２６６波長）と、
２）同じ長さのモノポール長及びパラスティック素子長
（好適な長さは０．２６６波長）である。接地面の寸法
は、やや厳密でなくてもよいが、約１．６波長以上であ
るべきである。これらの厳密な寸法は０．０２波長のロ
ッド径を有する放射器及びパラスティック素子に適す
る。他のロッド径でも機能するが、他の寸法の最適な選
択に影響する。また、平坦な形状またはプリント回路基
板などの非円柱状の放射器も、適切な調整により機能し
得る。パラスティック素子を開放または短絡する機構に
より実現されるこのアレイにより、選択可能なビームの
方向及び選択可能な指向性を有するアンテナが達成され
る。全てのパラスティック素子が回路的に開放される場
合、孤立したモノポールのＨ面の無指向性パターン特性
が達成される。選択された放射パターンが回路的に短絡
される場合、後述のように、指向性パターンが実質的な
帯域幅にわたり達成される。中間的な値の指向性は、よ
り少数の短絡回路列の選択により達成され得る。
【００３４】図２では、パラスティック・ロッド１４
（図１参照）の取り付けのためのバイアス及びスイッチ
回路１３が示される。薄い回路カード１０は、パラステ
ィック・ロッド１４の取り付けのためのエッチングされ
た導体（後述）、チップPINダイオード２０、マイクロ
ストリップ・ライン２４の形式のＲＦチョーク２２、及
びカード１０の裏面上の接地面２３へ通じる経路（via
s）を有する（図３参照）。パラスティック素子は電気
的に回路パッド２６に接続され、回路パッドがマイクロ
ストリップ及びダイオード２０の一端に接続する。パラ
スティック素子に追加の支持が要求される場合、薄い誘
電体の支柱がアンテナ放射パターンに大きく影響するこ
となしに追加の支持を提供し得る。好適には、ＲＦチョ
ーク２２は４分の１波長であり、PINダイオード２０が"
オフ"状態において、バイアス電流用のｄｃ経路を形成
しつつ、パラスティック素子のベースにおいて高インピ
ーダンスを維持する。より低い周波数においては、集中
定数回路チョークが必要に応じて使用され得る。回路カ
ード１０は、モノポール放射器１２のための切り抜き２
８を含む。放射器はインピーダンスの点で有利なよう
に、"太いモノポール"であり得る。ピン並びにフィード
スルー（feed-through）及び機械支持機構は接地面シャ
ーシ２３（図３参照）の一部を構成し、組み立てを容易
にし、必要な電気的インタフェースを提供する。バイア
ス給電経路とグラウンド間の低リアクタンスのコンデン
サはパラスティック素子のベースにおいて、要求される
高インピーダンスをもたらすために必要である。モノポ
ールが図１、図２及び図３に示されるが、これらは当業
者には既知のように、回路カードに必要な変更を施すこ
とにより、ダイポールに変更され得る。
（図１参照）の取り付けのためのバイアス及びスイッチ
回路１３が示される。薄い回路カード１０は、パラステ
ィック・ロッド１４の取り付けのためのエッチングされ
た導体（後述）、チップPINダイオード２０、マイクロ
ストリップ・ライン２４の形式のＲＦチョーク２２、及
びカード１０の裏面上の接地面２３へ通じる経路（via
s）を有する（図３参照）。パラスティック素子は電気
的に回路パッド２６に接続され、回路パッドがマイクロ
ストリップ及びダイオード２０の一端に接続する。パラ
スティック素子に追加の支持が要求される場合、薄い誘
電体の支柱がアンテナ放射パターンに大きく影響するこ
となしに追加の支持を提供し得る。好適には、ＲＦチョ
ーク２２は４分の１波長であり、PINダイオード２０が"
オフ"状態において、バイアス電流用のｄｃ経路を形成
しつつ、パラスティック素子のベースにおいて高インピ
ーダンスを維持する。より低い周波数においては、集中
定数回路チョークが必要に応じて使用され得る。回路カ
ード１０は、モノポール放射器１２のための切り抜き２
８を含む。放射器はインピーダンスの点で有利なよう
に、"太いモノポール"であり得る。ピン並びにフィード
スルー（feed-through）及び機械支持機構は接地面シャ
ーシ２３（図３参照）の一部を構成し、組み立てを容易
にし、必要な電気的インタフェースを提供する。バイア
ス給電経路とグラウンド間の低リアクタンスのコンデン
サはパラスティック素子のベースにおいて、要求される
高インピーダンスをもたらすために必要である。モノポ
ールが図１、図２及び図３に示されるが、これらは当業
者には既知のように、回路カードに必要な変更を施すこ
とにより、ダイポールに変更され得る。
【００３５】従来のモノポールに関しては、接地面２３
（図３参照）のサイズがパターンの細部に影響する。外
側のパラスティック素子と接地面の端部との間で、素子
内において適正な移相を維持するために十分な余裕が要
求される。別の例としては、影響を最小化するために、
接地面のエッジを巻く等の端部処理が使用され得る。い
ずれの場合にも、孤立モノポールで見られるように、有
限の接地面が放射パターンのピークを仰角面において上
昇させる傾向がある。
（図３参照）のサイズがパターンの細部に影響する。外
側のパラスティック素子と接地面の端部との間で、素子
内において適正な移相を維持するために十分な余裕が要
求される。別の例としては、影響を最小化するために、
接地面のエッジを巻く等の端部処理が使用され得る。い
ずれの場合にも、孤立モノポールで見られるように、有
限の接地面が放射パターンのピークを仰角面において上
昇させる傾向がある。
【００３６】図３では、バイアス及びＲＦ短絡回路１３
が更に詳細に示される。各パラスティック素子１４は、
図２に示されるマイクロストリップ２４などの４分の１
波長伝送路に接続される。PINダイオード２０が、スト
リップ２４と接地面２３との間に接続される。低リアク
タンスのコンデンサ２５がＲＦ周波数において、マイク
ロストリップと接地面との間に形成される。バイアス源
２７はコンピュータ制御式スイッチ２９を通じて接続さ
れ、ダイオード２０または他の好適なスイッチング素子
を選択的に順バイアスする。ダイオードはスイッチ２９
が開放の時、高インピーダンスを有する。後述のよう
に、スイッチ２９を電子的に切り換えさせることによ
り、開回路または短絡回路とされたパラスティック素子
のパターンに従い、中央駆動素子１２からの放射信号が
選択的に方向付けされ得る。
が更に詳細に示される。各パラスティック素子１４は、
図２に示されるマイクロストリップ２４などの４分の１
波長伝送路に接続される。PINダイオード２０が、スト
リップ２４と接地面２３との間に接続される。低リアク
タンスのコンデンサ２５がＲＦ周波数において、マイク
ロストリップと接地面との間に形成される。バイアス源
２７はコンピュータ制御式スイッチ２９を通じて接続さ
れ、ダイオード２０または他の好適なスイッチング素子
を選択的に順バイアスする。ダイオードはスイッチ２９
が開放の時、高インピーダンスを有する。後述のよう
に、スイッチ２９を電子的に切り換えさせることによ
り、開回路または短絡回路とされたパラスティック素子
のパターンに従い、中央駆動素子１２からの放射信号が
選択的に方向付けされ得る。
【００３７】図４では、図３に関連して前述したよう
に、カード１０の下半分（９０度乃至２７０度）内の１
０個のパラスティック素子１４が、それらの関連スイッ
チング素子２０が順バイアスされることにより短絡され
る。カードの上半分（３１５度乃至４５度）内の残りの
６素子は、スイッチング素子２０が逆バイアスされるこ
とにより、開回路にされる。アレイのこの状態は、短絡
されたパラスティック素子から遠ざかる方向に向けられ
るビーム２９を放射器１２から生成する。本発明におけ
るパラスティック素子の負荷は、従来技術、主に前記Ha
rrington論文により提案される負荷とは異なる。本発明
においては、パラスティック素子のリアクタンス的な負
荷は、Harrington論文で述べられる連続的な範囲ではな
く、低インピーダンスまたは高インピーダンス状態に限
定される。
に、カード１０の下半分（９０度乃至２７０度）内の１
０個のパラスティック素子１４が、それらの関連スイッ
チング素子２０が順バイアスされることにより短絡され
る。カードの上半分（３１５度乃至４５度）内の残りの
６素子は、スイッチング素子２０が逆バイアスされるこ
とにより、開回路にされる。アレイのこの状態は、短絡
されたパラスティック素子から遠ざかる方向に向けられ
るビーム２９を放射器１２から生成する。本発明におけ
るパラスティック素子の負荷は、従来技術、主に前記Ha
rrington論文により提案される負荷とは異なる。本発明
においては、パラスティック素子のリアクタンス的な負
荷は、Harrington論文で述べられる連続的な範囲ではな
く、低インピーダンスまたは高インピーダンス状態に限
定される。
【００３８】図５において、異なる放射周波数において
測定されたアンテナ・パターンがアンテナの電磁気的な
作用を確証する。都合上、測定が行われたアンテナの原
型は、スイッチ及びバイアス素子を省くことにより単純
化された。測定されたパターンが、図４のアンテナの電
磁気的な作用を確証する。
測定されたアンテナ・パターンがアンテナの電磁気的な
作用を確証する。都合上、測定が行われたアンテナの原
型は、スイッチ及びバイアス素子を省くことにより単純
化された。測定されたパターンが、図４のアンテナの電
磁気的な作用を確証する。
【００３９】より少ないパラスティック素子の列を短絡
するように選択することにより、アンテナのビーム幅が
増加され得る。限界においては、全てのパラスティック
素子が開放され、無指向性パターンが生成される。
するように選択することにより、アンテナのビーム幅が
増加され得る。限界においては、全てのパラスティック
素子が開放され、無指向性パターンが生成される。
【００４０】一般的な形状及びアプローチの変形によ
り、類似する他の放射パターンが使用可能である。１つ
の放射状の列当たり１つのパラスティック素子を設ける
ことにより、有意義な指向性の作用が得られたが、背面
への放射が幾分高めとなった。１列当たり３つのパラス
ティック素子の使用は利得をそれ程変化させなかったが
（外側のパラスティック素子の電流が極めて弱かっ
た）、不要なパターン・リップルが増加した。極めて好
ましい放射パターンは、８つではなく６つの放射状の列
を用いて達成されることが予測されるため、一層薄い構
成により、有益な結果が獲得され得る。
り、類似する他の放射パターンが使用可能である。１つ
の放射状の列当たり１つのパラスティック素子を設ける
ことにより、有意義な指向性の作用が得られたが、背面
への放射が幾分高めとなった。１列当たり３つのパラス
ティック素子の使用は利得をそれ程変化させなかったが
（外側のパラスティック素子の電流が極めて弱かっ
た）、不要なパターン・リップルが増加した。極めて好
ましい放射パターンは、８つではなく６つの放射状の列
を用いて達成されることが予測されるため、一層薄い構
成により、有益な結果が獲得され得る。
【００４１】前記のアレイの他の変形及び拡張には、次
のようなものが含まれる。
のようなものが含まれる。
【００４２】ダイポール放射器及びパラスティック素子
は、モノポールの代わりに使用され得る。このアプロー
チの主な利点は接地面が不要であるので、全体的な直径
の低減が可能であり、また上方に傾く仰角パターンが排
除されるので（有限の接地面モノポールから見て）、可
能な有効利得が地平線上で増加することである。このア
プローチは、給電及びバイアスするために到底好都合で
はないが、ＲＦチョーク及びバラン（平衡不平衡変成
器）の設計が、必要な導体を基本的な所望アンテナ相互
作用から絶縁するために使用され得る。
は、モノポールの代わりに使用され得る。このアプロー
チの主な利点は接地面が不要であるので、全体的な直径
の低減が可能であり、また上方に傾く仰角パターンが排
除されるので（有限の接地面モノポールから見て）、可
能な有効利得が地平線上で増加することである。このア
プローチは、給電及びバイアスするために到底好都合で
はないが、ＲＦチョーク及びバラン（平衡不平衡変成
器）の設計が、必要な導体を基本的な所望アンテナ相互
作用から絶縁するために使用され得る。
【００４３】バイコニカル・ホーンまたはディスコーン
（discone）を有する単一のモノポールが仰角ビーム幅
を狭めることにより、利得を改善し得る。上述のモノポ
ール・アレイは、円錐状に広がる導電面により覆われ得
る。上下の両方の円錐を使用すると、（平坦ではなく）
円錐状の接地面に取り付けられた素子を使用しての所望
のパラスティック効果を生成することが可能かもしれな
い。これらの変形は素子及びアレイ寸法の調整を要求し
得る。
（discone）を有する単一のモノポールが仰角ビーム幅
を狭めることにより、利得を改善し得る。上述のモノポ
ール・アレイは、円錐状に広がる導電面により覆われ得
る。上下の両方の円錐を使用すると、（平坦ではなく）
円錐状の接地面に取り付けられた素子を使用しての所望
のパラスティック効果を生成することが可能かもしれな
い。これらの変形は素子及びアレイ寸法の調整を要求し
得る。
【００４４】アンテナ特性を変更するために、ポーララ
イザ（polarizer）が使用され得る。垂直から斜め（若
しくは任意の方向に向いた直線）、または垂直から円形
（"曲線タイプ（meanderline-type）"）のカバーが使用
され得る。
イザ（polarizer）が使用され得る。垂直から斜め（若
しくは任意の方向に向いた直線）、または垂直から円形
（"曲線タイプ（meanderline-type）"）のカバーが使用
され得る。
【００４５】本発明のアンテナは、通信、監視及び電子
支援システムにおいて、潜在的なアプリケーションを有
する。アンテナは信号を獲得するために無指向性モード
で使用され（全てのパラスティック素子が開回路状
態）、次に信号強度を最適化するために、指向性モード
に変換される。一般に、ユーザはパターン・ファクタに
もとづき、不要な信号の特定の除去を期待し得る。除去
の程度は、所望の信号と不要な信号の到来角度の差に依
存する。
支援システムにおいて、潜在的なアプリケーションを有
する。アンテナは信号を獲得するために無指向性モード
で使用され（全てのパラスティック素子が開回路状
態）、次に信号強度を最適化するために、指向性モード
に変換される。一般に、ユーザはパターン・ファクタに
もとづき、不要な信号の特定の除去を期待し得る。除去
の程度は、所望の信号と不要な信号の到来角度の差に依
存する。
【００４６】本発明のリアクタンス的に制御される指向
性アンテナ・アレイの１つのアプリケーションは、図６
に示される無線通信システム３０において達成され得
る。複数の通信ノードＡ、Ｂ及びＣがローカル・エリア
・ネットワークの一部を形成する。各通信ノードは、無
線リンク３３を通じて他の通信ノードに結合され、リア
クタンス制御の指向性アンテナ・アレイ及びスイッチン
グ回路３２を含む。各アンテナ及びスイッチ３２は、第
１のデータ・パスを通じてコンピュータ・モデム３４に
結合され、無線信号を放射素子１２（図１参照）から送
受信する。第２のデータ・パス３８は、コンピュータ・
モデムをアンテナ・アレイのパラスティック素子の各バ
イアス回路及びスイッチに結合する。メモリ４０は後述
のように、通信システム内の他の通信ノードの位置を求
めるためのプログラム命令及び方向テーブルを記憶す
る。
性アンテナ・アレイの１つのアプリケーションは、図６
に示される無線通信システム３０において達成され得
る。複数の通信ノードＡ、Ｂ及びＣがローカル・エリア
・ネットワークの一部を形成する。各通信ノードは、無
線リンク３３を通じて他の通信ノードに結合され、リア
クタンス制御の指向性アンテナ・アレイ及びスイッチン
グ回路３２を含む。各アンテナ及びスイッチ３２は、第
１のデータ・パスを通じてコンピュータ・モデム３４に
結合され、無線信号を放射素子１２（図１参照）から送
受信する。第２のデータ・パス３８は、コンピュータ・
モデムをアンテナ・アレイのパラスティック素子の各バ
イアス回路及びスイッチに結合する。メモリ４０は後述
のように、通信システム内の他の通信ノードの位置を求
めるためのプログラム命令及び方向テーブルを記憶す
る。
【００４７】図７には、無線通信システム３０内の通信
ノードの１つのアンテナ／スイッチ３２、コンピュータ
・モデム３４及びメモリ４０が示され、無線通信システ
ム３０内の各通信ノードが同様に構成される。図７で
は、放射素子１２が８×２の放射状に配列されたパラス
ティック素子１４により囲まれる。各パラスティック素
子はスイッチ及びバイアス回路１３（図３参照）に接続
される。各スイッチは、１６ビット・レジスタ４２の異
なるステージに接続される。レジスタ４２は、中央素子
１２から放射されるビームの所望の方向に応じて、スイ
ッチ１３に関連付けられるパラスティック素子を"開回
路"または"短絡回路"状態に制御する、コンピュータに
より生成される信号を記憶する。より単純な構成は各個
々のパラスティック素子を制御するのではなく、各放射
状のパラスティック素子列対（２素子）のバイアスを制
御する。こうした構成は、１６ではなく８つの制御信号
を要求し、図２の回路トポロジに一致する。
ノードの１つのアンテナ／スイッチ３２、コンピュータ
・モデム３４及びメモリ４０が示され、無線通信システ
ム３０内の各通信ノードが同様に構成される。図７で
は、放射素子１２が８×２の放射状に配列されたパラス
ティック素子１４により囲まれる。各パラスティック素
子はスイッチ及びバイアス回路１３（図３参照）に接続
される。各スイッチは、１６ビット・レジスタ４２の異
なるステージに接続される。レジスタ４２は、中央素子
１２から放射されるビームの所望の方向に応じて、スイ
ッチ１３に関連付けられるパラスティック素子を"開回
路"または"短絡回路"状態に制御する、コンピュータに
より生成される信号を記憶する。より単純な構成は各個
々のパラスティック素子を制御するのではなく、各放射
状のパラスティック素子列対（２素子）のバイアスを制
御する。こうした構成は、１６ではなく８つの制御信号
を要求し、図２の回路トポロジに一致する。
【００４８】マルチプレクサ４４は、コンピュータ・モ
デム３４を通じてメモリ４０に接続され、中央モノポー
ル１２のビームが選択された通信ノードに向くように、
信号を各スイッチ１３に分配する。信号は各通信ノード
Ａ、Ｂ、．．、"ｎ"用のメモリ４０に記憶され、通信の
目的のためにアンテナを特定の通信ノードの方向に向け
るように、パラスティック素子を"オン"または"オフ"に
スイッチするパターンを提供する。通信ノード信号を生
成する方法については後述する。
デム３４を通じてメモリ４０に接続され、中央モノポー
ル１２のビームが選択された通信ノードに向くように、
信号を各スイッチ１３に分配する。信号は各通信ノード
Ａ、Ｂ、．．、"ｎ"用のメモリ４０に記憶され、通信の
目的のためにアンテナを特定の通信ノードの方向に向け
るように、パラスティック素子を"オン"または"オフ"に
スイッチするパターンを提供する。通信ノード信号を生
成する方法については後述する。
【００４９】コンピュータ・モデム３４はメモリ４０に
記憶されるプログラム命令を実行し、無線通信システム
３０内の他の通信ノードの位置を求め、識別し、それと
通信する。オペレーティング・システム４６は無線通信
システム内の他の通信ノードの生成、識別、位置指定及
び通信において、コンピュータ・モデムを制御する。受
信及び検出プログラム４８は、アンテナを無指向性モー
ドにセットする信号を供給し、受信通信ノードに信号を
向けていない他の通信ノードの１つから信号を受信す
る。比較プログラム５０は受信信号の好適な方向を識別
する。復号プログラム５２は、受信信号の発信元の通信
ノードを識別する。走査プログラム５４は、アンテナの
選択方向を順次、変更するように順次制御信号をスイッ
チング回路に出力する。オペレーティング・システムの
制御の下で記憶プログラムを使用することにより、アン
テナ及びスイッチ３４がコンピュータ・モデム３４と協
動して、無線通信システム３０内の他の通信ノードの位
置を求め、識別し、それと通信する。
記憶されるプログラム命令を実行し、無線通信システム
３０内の他の通信ノードの位置を求め、識別し、それと
通信する。オペレーティング・システム４６は無線通信
システム内の他の通信ノードの生成、識別、位置指定及
び通信において、コンピュータ・モデムを制御する。受
信及び検出プログラム４８は、アンテナを無指向性モー
ドにセットする信号を供給し、受信通信ノードに信号を
向けていない他の通信ノードの１つから信号を受信す
る。比較プログラム５０は受信信号の好適な方向を識別
する。復号プログラム５２は、受信信号の発信元の通信
ノードを識別する。走査プログラム５４は、アンテナの
選択方向を順次、変更するように順次制御信号をスイッ
チング回路に出力する。オペレーティング・システムの
制御の下で記憶プログラムを使用することにより、アン
テナ及びスイッチ３４がコンピュータ・モデム３４と協
動して、無線通信システム３０内の他の通信ノードの位
置を求め、識別し、それと通信する。
【００５０】通信ノード通信処理の一部として、図８に
示される伝送パケット６０がコンピュータ・モデム３４
により生成され、データ経路３６（図６参照）を介し
て、中央放射素子１２へ伝送される。伝送パケット６０
は、タイミング・フィールド６２、宛先アドレス６４、
送信側アドレス６６、制御信号６８、データ・フィール
ド７０、及びフレーム終りフィールド（ＥＯＦ）７２を
含む。各パケットは一連のフレームの一部として生成さ
れ、別の通信ノードに既知のように送信される。
示される伝送パケット６０がコンピュータ・モデム３４
により生成され、データ経路３６（図６参照）を介し
て、中央放射素子１２へ伝送される。伝送パケット６０
は、タイミング・フィールド６２、宛先アドレス６４、
送信側アドレス６６、制御信号６８、データ・フィール
ド７０、及びフレーム終りフィールド（ＥＯＦ）７２を
含む。各パケットは一連のフレームの一部として生成さ
れ、別の通信ノードに既知のように送信される。
【００５１】図９は、ＬＡＮ８０を通じてトラフィック
をブロードキャスト（broadcast）している他の通信ノ
ードＢ及びＣと通信するために、通信ノードＣにおいて
アンテナ方向テーブルをコンパイル（compile）する処
理を示す。通信ノードＡ及びＢはＬＡＮ８０上において
選択されたインタバル８２および８４にてトラフィック
をブロードキャストしている。第１ステップとして、全
てのパラスティック素子を開回路状態にすることによ
り、通信ノードＣが無指向性モード状態にセットされ
る。通信ノードＡ及びＢのいずれかからのブロードキャ
ストを検出すると、通信ノードＣはパラスティック素子
スイッチに順次、方向パターン・ビットを適用する。各
方向に対する受信信号振幅がメモリに記憶され、最大の
信号振幅を識別するために比較される。送信側ＩＤ及び
受信伝送パケットが復号され、パケット方向パターン・
ビットと一緒にメモリ内の通信ノードＡ及びＢ用の方向
テーブル８６に記憶される。通信ノードＩＤ及び方向を
記憶した後、アンテナが無指向性モードに復帰され、無
線通信システム内の他の通信ノードから伝送パケットを
受信する。図１０に示されるように、通信ノードＡ、Ｂ
及びＣ用の各方向テーブル８３、８５及び８６は、それ
ぞれ１６ビット・パターンにより表現される通信ノード
ＩＤ及び通信ノードの方向を含む。通信ノードの方向
は、ＬＡＮ内の各通信ノードに対して０度基準にもとづ
く。
をブロードキャスト（broadcast）している他の通信ノ
ードＢ及びＣと通信するために、通信ノードＣにおいて
アンテナ方向テーブルをコンパイル（compile）する処
理を示す。通信ノードＡ及びＢはＬＡＮ８０上において
選択されたインタバル８２および８４にてトラフィック
をブロードキャストしている。第１ステップとして、全
てのパラスティック素子を開回路状態にすることによ
り、通信ノードＣが無指向性モード状態にセットされ
る。通信ノードＡ及びＢのいずれかからのブロードキャ
ストを検出すると、通信ノードＣはパラスティック素子
スイッチに順次、方向パターン・ビットを適用する。各
方向に対する受信信号振幅がメモリに記憶され、最大の
信号振幅を識別するために比較される。送信側ＩＤ及び
受信伝送パケットが復号され、パケット方向パターン・
ビットと一緒にメモリ内の通信ノードＡ及びＢ用の方向
テーブル８６に記憶される。通信ノードＩＤ及び方向を
記憶した後、アンテナが無指向性モードに復帰され、無
線通信システム内の他の通信ノードから伝送パケットを
受信する。図１０に示されるように、通信ノードＡ、Ｂ
及びＣ用の各方向テーブル８３、８５及び８６は、それ
ぞれ１６ビット・パターンにより表現される通信ノード
ＩＤ及び通信ノードの方向を含む。通信ノードの方向
は、ＬＡＮ内の各通信ノードに対して０度基準にもとづ
く。
【００５２】図１１は、ローカル・エリア・ネットワー
ク内でメンバーシップを獲得する方法を示す。
ク内でメンバーシップを獲得する方法を示す。
【００５３】ステップ１では、通信ノードに関連付けら
れるアンテナ・アレイ３２が、全てのパラスティック素
子を"開放"状態にする受信プログラム４８を実行するコ
ンピュータ・モデムにより、無指向性モードとされる。
れるアンテナ・アレイ３２が、全てのパラスティック素
子を"開放"状態にする受信プログラム４８を実行するコ
ンピュータ・モデムにより、無指向性モードとされる。
【００５４】ステップ２では、走査プログラム５４を実
行するコンピュータの制御の下で、伝送パケット形式の
無線信号がアンテナ３２により、既存のＬＡＮトラフィ
ックから受信される。
行するコンピュータの制御の下で、伝送パケット形式の
無線信号がアンテナ３２により、既存のＬＡＮトラフィ
ックから受信される。
【００５５】ステップ３では、受信された伝送パケット
が復号プログラム５２を用いてコンピュータ・モデムに
より調べられ、送信通信ノードが決定され、その後ステ
ップ４で、受信された振幅がメモリ内のテーブルに記憶
され、比較プログラム５０を用いて比較されることによ
り、送信通信ノードの相対方向が決定される。
が復号プログラム５２を用いてコンピュータ・モデムに
より調べられ、送信通信ノードが決定され、その後ステ
ップ４で、受信された振幅がメモリ内のテーブルに記憶
され、比較プログラム５０を用いて比較されることによ
り、送信通信ノードの相対方向が決定される。
【００５６】ステップ５では、アンテナの指向性モード
がコンピュータによりセットされ、メモリに記憶される
方向テーブルを用いて選択通信ノードと通信する。
がコンピュータによりセットされ、メモリに記憶される
方向テーブルを用いて選択通信ノードと通信する。
【００５７】ステップ６では、コンピュータ・モデムが
その通信ノードに対して決定されたアンテナ及び方向を
用いて、獲得要求を選択メンバに送信する。
その通信ノードに対して決定されたアンテナ及び方向を
用いて、獲得要求を選択メンバに送信する。
【００５８】ステップ７では、選択通信ノードからＬＡ
Ｎ内の通信ノードと通信する許可が獲得される。タイム
・スロット割当て、通信ノードのリスト及びそれぞれの
通信ノードに対するタイム・スロット・リストが、アク
セスされた通信ノードから獲得される。
Ｎ内の通信ノードと通信する許可が獲得される。タイム
・スロット割当て、通信ノードのリスト及びそれぞれの
通信ノードに対するタイム・スロット・リストが、アク
セスされた通信ノードから獲得される。
【００５９】ステップ８では、コンピュータ・プログラ
ムがアクセスされた通信ノードにより提供される情報に
もとづき、ＬＡＮ内の通信ノードに対して記憶されるプ
ログラムにより、アンテナ方向テーブルを用意する。
ムがアクセスされた通信ノードにより提供される情報に
もとづき、ＬＡＮ内の通信ノードに対して記憶されるプ
ログラムにより、アンテナ方向テーブルを用意する。
【００６０】ステップ９では、選択通信ノードに対して
記憶されるテーブル、及びアンテナを操作する記憶プロ
グラムを用いて、アンテナがその選択通信ノードとの通
信のために活性化される。１６ビットのアンテナ・パタ
ーンがコンピュータにより、マルチプレクサ４４からレ
ジスタ４２までを通して、データ経路３８上をバイアス
／スイッチ回路１３に供給される。選択通信ノードと通
信するためのアンテナ方向を決定する１６ビット・パタ
ーンに従い、パラスティック素子が"開放"及び"短絡"状
態にセットされる。
記憶されるテーブル、及びアンテナを操作する記憶プロ
グラムを用いて、アンテナがその選択通信ノードとの通
信のために活性化される。１６ビットのアンテナ・パタ
ーンがコンピュータにより、マルチプレクサ４４からレ
ジスタ４２までを通して、データ経路３８上をバイアス
／スイッチ回路１３に供給される。選択通信ノードと通
信するためのアンテナ方向を決定する１６ビット・パタ
ーンに従い、パラスティック素子が"開放"及び"短絡"状
態にセットされる。
【００６１】ステップ１０では、放射器１２が選択通信
ノードとの間で信号を送受信し、信号がデータ経路３６
を介して放射器に接続されるコンピュータ３４により、
メモリ４０に記憶されるプログラムを用いて処理され
る。
ノードとの間で信号を送受信し、信号がデータ経路３６
を介して放射器に接続されるコンピュータ３４により、
メモリ４０に記憶されるプログラムを用いて処理され
る。
【００６２】要するに、無線通信システムにおいて、他
のフェーズド・アレイ・アプローチと比較して、単純
さ、効率及び信頼性の利点を有するリアクタンス制御式
指向性アンテナ・アレイについて述べてきた。アンテナ
は、無線通信システム内の各通信ノードの位置を求め、
識別し、それと通信するために使用され得る。各通信ノ
ードは、アンテナに接続されるコンピュータ・モデム及
びメモリを含み、記憶されるプログラムの使用により、
無線通信システム内の別の通信ノードとの通信のための
最適な方向を決定するようにアンテナを制御する。特
に、無線通信システムがアンテナ指向性を利用して、有
効信号電力を増加し、また妨害信号、多重路信号または
ノイズを除去する。
のフェーズド・アレイ・アプローチと比較して、単純
さ、効率及び信頼性の利点を有するリアクタンス制御式
指向性アンテナ・アレイについて述べてきた。アンテナ
は、無線通信システム内の各通信ノードの位置を求め、
識別し、それと通信するために使用され得る。各通信ノ
ードは、アンテナに接続されるコンピュータ・モデム及
びメモリを含み、記憶されるプログラムの使用により、
無線通信システム内の別の通信ノードとの通信のための
最適な方向を決定するようにアンテナを制御する。特
に、無線通信システムがアンテナ指向性を利用して、有
効信号電力を増加し、また妨害信号、多重路信号または
ノイズを除去する。
【００６３】本発明は特定の実施例について述べられて
きたが、当業者には、本発明の趣旨及び範囲内におい
て、様々な実施例が存在し得ることが理解されよう。
きたが、当業者には、本発明の趣旨及び範囲内におい
て、様々な実施例が存在し得ることが理解されよう。
【図１】本発明の原理を組み込む中央放射器及び複数の
パラスティック素子を有するパラスティック・モノポー
ル・アンテナ・アレイを示す図である。
パラスティック素子を有するパラスティック・モノポー
ル・アンテナ・アレイを示す図である。
【図２】図１のアンテナ・アレイのバイアス及びスイッ
チング回路を示す図である。
チング回路を示す図である。
【図３】図２のバイアス及びスイッチ回路を示す図であ
る。
る。
【図４】図１のパラスティック・モノポール・アレイ指
向性放射パターンを送信するパラスティック負荷のプロ
ファイルを表す図である。
向性放射パターンを送信するパラスティック負荷のプロ
ファイルを表す図である。
【図５】図４のアンテナの実測放射パターンの極線図で
ある。
ある。
【図６】各通信ノードが図１に示されるコンピュータ操
作されるリアクタンス制御式指向性アンテナを用いて、
他の通信ノードと通信する、複数の通信ノードを含む無
線通信システムを表す図である。
作されるリアクタンス制御式指向性アンテナを用いて、
他の通信ノードと通信する、複数の通信ノードを含む無
線通信システムを表す図である。
【図７】図６の通信システム内の通信ノードを電気的に
表す図である。
表す図である。
【図８】図６の通信システム内の各通信ノードにより放
射される伝送パケットを表す図である。
射される伝送パケットを表す図である。
【図９】図６の通信システム内の他の通信ノードと通信
するためのアンテナ方向テーブルをコンパイルする方法
を示す図である。
するためのアンテナ方向テーブルをコンパイルする方法
を示す図である。
【図１０】図６の通信システム内の各通信ノードに対す
るアンテナ方向テーブルを表す図である。
るアンテナ方向テーブルを表す図である。
【図１１】図６の通信システム内の通信ノード間での通
信のためのフロー図である。
信のためのフロー図である。
１０ 回路カード １２ 中央モノポール １３ バイアス及びスイッチ回路 １４ パラスティック素子 ２０ チップPINダイオード ２２ ＲＦチョーク ２３ 接地面 ２４ マイクロストリップ・ライン ２５ コンデンサ ２６ 回路パッド ２７ バイアス源 ２８ 切り抜き ２９ スイッチ ３０ 無線通信システム ３２ アンテナ／スイッチ ３３ 無線リンク ３４ コンピュータ・モデム ３６、３８ データ経路 ４０ メモリ ４２ １６ビット・レジスタ ４４ マルチプレクサ ４６ オペレーティング・システム ４８ 受信プログラム ５０ 比較プログラム ５２ 複合プログラム ５４ 走査プログラム ６０ 伝送パケット ６２ タイミング・フィールド ６４ 宛先アドレス ６６ 送信側アドレス ６８ 制御信号 ７０ データ・フィールド ７２ フレーム終りフィールド（ＥＯＦ） ８０ ＬＡＮ ８２、８４ インタバル ８３、８５、８６ 方向値テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｌ 12/28 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３１０Ｂ (56)参考文献 特開 昭61−25304（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−206718（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−32239（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平７−507184（ＪＰ，Ａ) 米国特許4631546（ＵＳ，Ａ) 米国特許5561850（ＵＳ，Ａ) 米国特許3883875（ＵＳ，Ａ) 米国特許3109175（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/24 - 21/06 H04B 7/26 H04L 12/28
Claims (4)
- 【請求項１】通信ネットワーク内に複数の通信ノードを
有する通信システムであって、前記複数の通信ノードの
内のローカル通信ノードは、 ａ）データを伝搬する無線信号を送信するデータ入力を
有する中央の放射素子と、前記放射素子に近接し、それ
ぞれ制御入力を有するパラスティック（parasitic）素
子とを有する無線アンテナ・アレイと、 ｂ）それぞれ前記複数のパラスティック素子の１つに接
続され、前記無線信号に対する前記パラスティック素子
それぞれのパラスティック・インピーダンスを選択的に
変化させる複数のインピーダンス・スイッチイング回路
と、 ｃ）前記放射素子に接続され、前記ネットワーク内の他
の前記通信ノードとの間で、前記無線信号によりデータ
を送受信する第１のデータ経路と、前記スイッチング回
路と接続され、選択された前記アンテナ・アレイの方向
を示す制御信号を出力する第２のデータ経路とを有する
コンピュータと、 ｄ）前記コンピュータ内にあって、プログラム命令と、
前記ローカル通信ノードと前記複数の通信ノードの内の
他の通信ノードとの間の方向を示すアンテナ方向値のテ
ーブルとを記憶するメモリと を含み、 前記無線アンテナ・アレイは、全ての前記パラスティッ
ク素子が高インピーダンス状態の時に、無指向性モード
の無線信号をブロードキャスト（broadcast）し、前記
インピーダンス・スイッチング回路に応答して、選択さ
れた一部の複数の前記パラスティック素子が選択的に低
インピーダンス状態の時に、指向性モードの無線信号を
選択された前記アンテナ・アレイの方向にブロードキャ
ストし、 前記コンピュータは、前記他の通信ノードの内の選択さ
れたいずれかに対する選択されたアンテナ方向値を前記
メモリにアクセスして得て、前記第２のデータ経路を介
して、前記スイッチング回路に対して前記制御信号を出
力し、前記放射素子と前記第１のデータ経路を介して前
記データを送受信して、選択された前記通信ノードと通
信する 通信システム。 - 【請求項２】前記スイッチング回路は、 実質的に水平な接地面上に、非励起素子として実質的に
垂直に設けられる導体と、 第１の端部が前記導体に接続され、高周波的に低いイン
ピーダンスを介して第２の端部が前記接地面に接続さ
れ、電気的な長さが実質的に前記無線信号の１／４波長
分であって、前記第１の端部で高いインピーダンスを示
すプリント回路伝送路と、 前記導体と前記接地面との間に接続され、順バイアス時
に低インピーダンスを示し、逆バイアス時に高インピー
ダンスを示すスイッチング素子と、 前記プリント回路伝送路の前記第２の端部とバイアス源
との間に接続され、前記バイアス源が前記コンピュータ
からの前記第２のデータ経路に接続される制御入力を有
し、前記スイッチング素子を選択的に順バイアスし、前
記無線信号に対するパラスティック・インピーダンスを
低減するスイッチと を有する請求項１に記載の通信システム。 - 【請求項３】前記コンピュータは、 ｉ）前記無指向性モードを選択し、前記他の通信ノード
のいずれかから、前記ローカル通信ノードに向けにでは
なくブロードキャストされた前記無線信号を受信する受
信手段と、 ｉｉ）前記制御信号を順次、前記スイッチング回路に対
して出力し、前記アンテナ・アレイの方向の選択を順
次、変化される走査手段と、 ｉｉｉ）前記ブロードキャストされた無線信号の受信に
好適な方向を識別する比較手段と、 ｉｖ）前記他の通信ノードのいずれかの同一性を識別す
る識別手段とを含む請求項１に記載の通信システム。 - 【請求項４】前記コンピュータは、 前記他の通信ノードのいずれかから、前記ローカル通信
ノードに向けられてブロードキャストされた前記無線信
号を検出し、検出した前記無線信号に応じて、前記指向
性モードまたは前記無指向性モードを選択する検出手段 を含み、 前記識別した同一性にもとづいて、ブロードキャストさ
れた前記無線信号の受信に好適な方向を示すアンテナ方
向値を前記メモリから得て、前記スイッチング回路に対
して、前記他の通信ノードのいずれかと指向性モードで
無線信号を送受信することを可能とする前記制御信号
を、前記第２のデータ経路を介して出力する 請求項３に記載の通信システム。
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