(57)【要約】【課題】  必要な周波数帯域を全てサービスすることができる単一構造のコンパクトなアンテナを提供する。【解決手段】  複数の地上の携帯型機器と通信するアンテナは、１つ以上のモジュールを含み、各モジュールは、低周波リングエレメントと、この低周波リングエレメントに設置された高周波ダイポールエレメントとを含む。エレメントは、グラウンドプレーンと、このグラウンドプレーンから遠ざけて向けられリングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する給電プローブとを含む。誘電体クリップは、給電プローブとリングとの間のスペーサを提供し、リングをグラウンドプレーンに接続する。アンテナエレメントはまた、リングとこのリングから延在する１つ以上の給電プローブとを含み、リング及び給電プローブは、単片から形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リングと、
上記リングから延在する１つ以上の給電プローブとを含み、
上記リング及び上記給電プローブは、単片から形成されること
を特徴とするアンテナエレメント。
【請求項２】
上記リングは、平面に置かれ、
上記給電プローブは、上記リングの平面から延在すること
を特徴とする請求項１記載のアンテナエレメント。
【請求項３】
各給電プローブは、上記リングの平面から当該給電プローブを屈曲することによって形成されること
を特徴とする請求項１記載のアンテナエレメント。
【請求項４】
上記単片は、１つの金属シート片から型押しされること
を特徴とする請求項１記載のアンテナエレメント。
【請求項５】
各給電プローブは、上記リングの周辺で当該リングと交わること
を特徴とする請求項１記載のアンテナエレメント。
【請求項６】
上記周辺は、上記リングの内周辺であること
を特徴とする請求項５記載のアンテナエレメント。
【請求項７】
各給電プローブは、上記リングの周辺に形成された凹部で当該リングと交わること
を特徴とする請求項１記載のアンテナエレメント。
【請求項８】
上記リングは、最小外径ｂ及び最大内径ａを有し、比率ｂ／ａが１．５未満であること
を特徴とする請求項１記載のアンテナエレメント。
【請求項９】
上記リングは、デュアル偏波エレメントであること
を特徴とする請求項１記載のアンテナエレメント。
【請求項１０】
請求項１に記載のアンテナエレメントを１つ以上含むこと
を特徴とするアンテナ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のアンテナのネットワークを含むこと
を特徴とする通信システム。
【請求項１２】
請求項１に記載のアンテナエレメントを製造するアンテナエレメント製造方法であって、
単片から上記リング及び上記給電プローブを形成する工程を含むこと
を特徴とするアンテナエレメント製造方法。
【請求項１３】
上記リングは、平面に置かれ、
各給電プローブは、上記リングの平面から当該給電プローブを屈曲することによって形成されること
を特徴とする請求項１２記載のアンテナエレメント製造方法。
【請求項１４】
上記リング及び上記給電プローブは、１つの金属シート片から型押しされることによって形成されること
を特徴とする請求項１２記載のアンテナエレメント製造方法。
【請求項１５】
リングと、
上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する給電プローブとを含み、
上記給電プローブの結合部は、上記リングに対して垂直な平面でみたとき、当該リングの内周辺内で視認できない内側面を有すること
を特徴とするアンテナエレメント。
【請求項１６】
上記給電プローブは、給電部と、上記給電部に付設された結合部とを含み、
上記結合部は、対向する内側面及び外側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、上記給電プローブが上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合表面とを有し、
上記内側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、上記外側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえること
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項１７】
上記結合部は、上記給電部から延在する２つ以上の腕部を含み、
各腕部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、上記給電プローブが上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合表面とを有し、
上記内側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、上記外側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえること
を特徴とする請求項１６記載のアンテナエレメント。
【請求項１８】
上記内側面及び上記外側面は、屈曲されていること
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項１９】
上記給電部は、上記結合部に対して角度付けられて設けられる給電脚部を含むこと
を特徴とする請求項１６記載のアンテナエレメント。
【請求項２０】
上記給電部及び上記結合部は、金属の単片から形成されること
を特徴とする請求項１６記載のアンテナエレメント。
【請求項２１】
上記給電プローブの結合部は、上記リングに関して周辺に延在すること
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項２２】
上記リングは、内周辺の端部及び外周辺の端部によって結合された１対の主表面を有し、
上記給電プローブは、上記リングの主表面の１つと電磁的に結合されること
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項２３】
上記給電プローブの結合部は、上記リングの第１の側面に近接しており、
上記給電プローブが上記のリングの第２の側面と電磁的に結合することを可能とするように当該リングの第２の側面に近接した結合部を有する第２の給電プローブをさらに含むこと
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項２４】
上記リングの第１の側面は、当該リングの第２の側面の反対側にあること
を特徴とする請求項２３記載のアンテナエレメント。
【請求項２５】
上記リングの第１の側面は、当該リングの第２の側面に隣接すること
を特徴とする請求項２３記載のアンテナエレメント。
【請求項２６】
上記給電プローブと上記リングとの間に空隙を含むこと
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項２７】
上記結合部は、上記リングの周辺に延在すること
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項２８】
第２のリングが第１のリングと電磁的に結合することを可能とするために当該第１のリングに隣接して位置する第２のリングをさらに含むこと
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項２９】
上記リングは、最小外径ｂ及び最大内径ａを有し、比率ｂ／ａが１．５未満であること
を特徴とする請求項１５記載のアンテナエレメント。
【請求項３０】
請求項１５に記載のアンテナエレメントを１つ以上含むこと
を特徴とするアンテナ。
【請求項３１】
請求項３０に記載のアンテナのネットワークを含むこと
を特徴とする通信システム。
【請求項３２】
給電部と、
上記給電部に付設された結合部とを含み、
上記結合部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、使用の際に当該給電プローブがアンテナエレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該アンテナエレメントに近接して位置する結合表面とを有し、
上記結合部の第１の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、上記結合部の第２の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえること
を特徴とするアンテナ給電プローブ。
【請求項３３】
上記結合部は、上記給電部から延在する２つ以上の腕部を含み、
各腕部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、使用の際に当該給電プローブがアンテナエレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該アンテナエレメントに近接して位置する結合表面とを有し、
各腕部の第１の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、各腕部の第２の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえること
を特徴とする請求項３２記載のアンテナ給電プローブ。
【請求項３４】
上記結合部は、上記給電部から延在する４つ以上の腕部を含み、
各腕部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、使用の際に当該給電プローブがアンテナエレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該アンテナエレメントに近接して位置する結合表面とを有し、
各腕部の第１の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、各腕部の第２の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえること
を特徴とする請求項３３記載のアンテナ給電プローブ。
【請求項３５】
上記第１及び第２の側面は、屈曲されていること
を特徴とする請求項３２記載のアンテナ給電プローブ。
【請求項３６】
上記第１及び第２の側面は、略共通した曲率中心を有すること
を特徴とする請求項３５記載のアンテナ給電プローブ。
【請求項３７】
上記給電部は、上記結合部に対して角度付けられて設けられる給電脚部を含むこと
を特徴とする請求項３２記載のアンテナ給電プローブ。
【請求項３８】
上記給電部及び上記結合部は、金属の単片から形成されること
を特徴とする請求項３２記載のアンテナ給電プローブ。
【請求項３９】
グラウンドプレーンと、
空隙によって上記グラウンドプレーンから離隔されて配置された放射エレメントと、
上記放射エレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該放射エレメントに近接して位置する結合部を有する給電プローブと、
上記放射エレメントと上記給電プローブとの間に位置する誘電体スペーサとを含むこと
を特徴とするマイクロストリップアンテナ。
【請求項４０】
上記グラウンドプレーンに上記放射エレメントを接続する誘電体支持部をさらに含むこと
を特徴とする請求項３９記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４１】
上記誘電体支持部は、上記誘電体スペーサに接続されること
を特徴とする請求項４０記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４２】
上記誘電体支持部及び上記誘電体スペーサは、単片から形成されること
を特徴とする請求項４１記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４３】
上記誘電体スペーサは、上記給電プローブにおける開口及び上記放射エレメントにおける開口を貫通すること
を特徴とする請求項３９記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４４】
上記誘電体支持部は、上記放射エレメントにおける開口を貫通すること
を特徴とする請求項３９記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４５】
上記給電プローブと上記放射エレメントとの間に空隙を含むこと
を特徴とする請求項３９記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４６】
上記放射エレメントは、リングであること
を特徴とする請求項３９記載のマイクロストリップアンテナ。
【請求項４７】
請求項３９に記載のマイクロストリップアンテナのネットワークを含むこと
を特徴とする通信システム。
【請求項４８】
請求項３９に記載のマイクロストリップアンテナに用いられる誘電体スペーサであって、
給電プローブと放射エレメントとの間の最小間隔を維持するように形成されたスペーサ部と、
グラウンドプレーンに上記放射エレメントを接続するように形成された支持部とを含み、
上記支持部及び上記スペーサ部は、単片として形成されること
を特徴とする誘電体スペーサ。
【請求項４９】
上記スペーサ部は、１対の締め金適合コネクタを含むこと
を特徴とする請求項４８記載の誘電体スペーサ。
【請求項５０】
各締め金適合コネクタは、溝、及び上記溝に隣接する弾力のあるランプを含むこと
を特徴とする請求項４９記載の誘電体スペーサ。
【請求項５１】
上記支持部は、１つ以上の締め金適合コネクタを含むこと
を特徴とする請求項４８記載の誘電体スペーサ。
【請求項５２】
各締め金適合コネクタは、溝、及び上記溝に隣接する弾力のあるランプを含むこと
を特徴とする請求項５１記載の誘電体スペーサ。
【請求項５３】
リングと、
２つ以上の給電プローブとを含み、
各給電プローブは、当該給電プローブが上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有すること
を特徴とするデュアル偏波アンテナエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナエレメント、アンテナ用の近接結合（proximity-coupling）給電プローブ、アンテナ用の誘電体スペーサ（dielectric spacer）、シングルバンド又はマルチバンドアンテナ、及び複数の機器との通信方法についての様々な様相に関する。本発明は、複数の地上の携帯型機器との通信用の基地局アンテナに使用されて望ましいが、これに限定されるものではない。
【０００２】
参照事項
この出願は、「アンテナエレメント、マルチバンドアンテナ、及び複数の機器との通信方法」と名称が付され、２００３年６月２６日に米国に出願された仮特許出願（provisional patent application）６０／４８２，６８９からの優先権の利益を要求する。仮特許出願６０／４８２，６８９の内容は、その全体が参照されることによってこの出願に組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
いくつかの無線通信システムにおいては、シングルバンドアレイアンテナが使用されている。しかしながら、多くの現在の無線通信システムにおいては、ネットワーク・オペレータは、新興システムと同様に既存の移動通信システム下でのサービスを提供することを望んでいる。欧州のＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）やＤＣＳ１８００（Digital Communication System 1800）においては、現在システムが共存しており、これらのシステムと平行して新興の第３世代システム（ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System））をオペレートしたいという要求がある。北米においては、ネットワーク・オペレータは、ＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone Service）／ＮＡＤＣ（North American Dual-Mode Cellular）、ＰＣＳ（Personal Communication Services）、及び第３世代システムを平行してオペレートすることを望んでいる。
【０００４】
これらのシステムが異なる周波数帯域内で作動するように、各帯域について個別の放射エレメントが必要になる。各システムに専用アンテナを提供することは、各用地で承諾しがたいほど多数のアンテナが必要となるであろう。したがって、必要な周波数帯域を全てサービスすることができる単一構造のコンパクトなアンテナを提供することが望ましい。
【０００５】
セルラー通信システム用の基地局アンテナは、特にダウンチルトをはじめとする放射パターンの制御を可能とするために、一般にアレイアンテナを使用する。アレイの狭帯域の性質により、各周波数範囲について個別のアレイを提供することが望ましい。アンテナアレイが単一のアンテナ構造で設置される場合には、放射エレメントは、当該放射エレメント間の不適当な電気的な相互作用を最小限にする間に各アレイの物理的且つ幾何学的な制限内で配設されなければならない。
【０００６】
特許文献１には、地上の通信能力に対して環状リングが全方向の"ドーナツ"パターンで放射するデュアルバンドアンテナが記述されており、内部の環状パッチが所望のＳＡＴＣＯＭ周波数で頂点の方に向かう単一ローブを生成する。
【０００７】
特許文献２には、高周波クロスダイポールに３つの低周波パッチのラインが設置されたデュアルバンド・マイクロストリップアレイが記述されている。追加された高周波クロスダイポールはまた、低周波パッチ間に実装される。寄生シート（parasitic sheets）は、クロスダイポールの下部に実装される。
【０００８】
非特許文献１には、シングルバンドの単一偏波アンテナが記述されている。Ｌ−プローブは、リングの中心を通り越して延在していることから、デュアル偏波給電アレイ用の他のＬ−プローブと結合することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００５２８２５号明細書
【特許文献２】国際公開第９９／５９２２３号パンフレット
【非特許文献１】Guo Yong-Xin, Luk Kwai-Man, Lee Kai-Fong, "L-Probe Proximity-Fed Annular Ring Microstrip Antennas", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, January 2001, Vol. 49, No. 1, pp 19-21
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、先行技術の欠点を克服したアンテナエレメント、アンテナ用の給電プローブ、アンテナ用の誘電体スペーサ、アンテナ、及び複数の機器との通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナエレメントは、リングと、上記リングから延在する１つ以上の給電プローブとを含み、上記リング及び上記給電プローブは、単片から形成されることを特徴としている。
【００１２】
ここで、上記リングは、平面に置かれ、上記給電プローブは、上記リングの平面から延在する。また、各給電プローブは、上記リングの平面から当該給電プローブを屈曲することによって形成される。さらに、上記単片は、１つの金属シート片から型押しされる。さらにまた、各給電プローブは、上記リングの周辺で当該リングと交わる。なお、上記周辺は、上記リングの内周辺である。また、各給電プローブは、上記リングの周辺に形成された凹部で当該リングと交わる。さらに、上記リングは、最小外径ｂ及び最大内径ａを有し、比率ｂ／ａが１．５未満である。さらにまた、上記リングは、デュアル偏波エレメントである。
【００１３】
また、上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナは、請求項１に記載のアンテナエレメントを１つ以上含むことを特徴としている。すなわち、本発明にかかるアンテナは、リングと、上記リングから延在する１つ以上の給電プローブとを含み、上記リング及び上記給電プローブは、単片から形成されるアンテナエレメントを１つ以上含む。
【００１４】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる通信システムは、請求項１０に記載のアンテナのネットワークを含むことを特徴としている。すなわち、本発明にかかる通信システムは、リングと、上記リングから延在する１つ以上の給電プローブとを含み、上記リング及び上記給電プローブは、単片から形成されるアンテナエレメントを１つ以上含むアンテナのネットワークを含む。
【００１５】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナエレメント製造方法は、請求項１に記載のアンテナエレメントを製造するアンテナエレメント製造方法であって、単片から上記リング及び上記給電プローブを形成する工程を含むことを特徴としている。これにより、本発明にかかるアンテナエレメント製造方法は、リングと、上記リングから延在する１つ以上の給電プローブとを含み、上記リング及び上記給電プローブは、単片から形成されるアンテナエレメントを製造することができる。
【００１６】
ここで、上記リングは、平面に置かれ、各給電プローブは、上記リングの平面から当該給電プローブを屈曲することによって形成される。また、上記リング及び上記給電プローブは、１つの金属シート片から型押しされることによって形成される。
【００１７】
また、上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナエレメントは、リングと、上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する給電プローブとを含み、上記給電プローブの結合部は、上記リングに対して垂直な平面でみたとき、当該リングの内周辺内で視認できない内側面を有することを特徴としている。
【００１８】
ここで、上記給電プローブは、給電部と、上記給電部に付設された結合部とを含み、上記結合部は、対向する内側面及び外側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、上記給電プローブが上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合表面とを有し、上記内側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、上記外側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえる。また、上記結合部は、上記給電部から延在する２つ以上の腕部を含み、各腕部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、上記給電プローブが上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合表面とを有し、上記内側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、上記外側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえる。さらに、上記内側面及び上記外側面は、屈曲されている。さらにまた、上記給電部は、上記結合部に対して角度付けられて設けられる給電脚部を含む。また、上記給電部及び上記結合部は、金属の単片から形成される。さらに、上記給電プローブの結合部は、上記リングに関して周辺に延在する。さらにまた、上記リングは、内周辺の端部及び外周辺の端部によって結合された１対の主表面を有し、上記給電プローブは、上記リングの主表面の１つと電磁的に結合される。また、上記給電プローブの結合部は、上記リングの第１の側面に近接しており、上記給電プローブが上記のリングの第２の側面と電磁的に結合することを可能とするように当該リングの第２の側面に近接した結合部を有する第２の給電プローブをさらに含む。さらに、上記リングの第１の側面は、当該リングの第２の側面の反対側にある。さらにまた、上記リングの第１の側面は、当該リングの第２の側面に隣接する。また、上記給電プローブと上記リングとの間に空隙を含む。さらに、上記結合部は、上記リングの周辺に延在する。さらにまた、第２のリングが第１のリングと電磁的に結合することを可能とするために当該第１のリングに隣接して位置する第２のリングをさらに含む。また、上記リングは、最小外径ｂ及び最大内径ａを有し、比率ｂ／ａが１．５未満である。
【００１９】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナは、請求項１５に記載のアンテナエレメントを１つ以上含むことを特徴としている。すなわち、本発明にかかるアンテナは、リングと、上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する給電プローブとを含み、上記給電プローブの結合部は、上記リングに対して垂直な平面でみたとき、当該リングの内周辺内で視認できない内側面を有するアンテナエレメントを１つ以上含む。
【００２０】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかる通信システムは、請求項３０に記載のアンテナのネットワークを含むことを特徴としている。すなわち、本発明にかかる通信システムは、リングと、上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する給電プローブとを含み、上記給電プローブの結合部は、上記リングに対して垂直な平面でみたとき、当該リングの内周辺内で視認できない内側面を有するアンテナエレメントを１つ以上含むアンテナのネットワークを含む。
【００２１】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナ給電プローブは、給電部と、上記給電部に付設された結合部とを含み、上記結合部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、使用の際に当該給電プローブがアンテナエレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該アンテナエレメントに近接して位置する結合表面とを有し、上記結合部の第１の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、上記結合部の第２の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえることを特徴としている。
【００２２】
ここで、上記結合部は、上記給電部から延在する２つ以上の腕部を含み、各腕部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、使用の際に当該給電プローブがアンテナエレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該アンテナエレメントに近接して位置する結合表面とを有し、各腕部の第１の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、各腕部の第２の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえる。また、上記結合部は、上記給電部から延在する４つ以上の腕部を含み、各腕部は、第１及び第２の対向する側面と、上記給電部から離隔された遠位端部と、使用の際に当該給電プローブがアンテナエレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該アンテナエレメントに近接して位置する結合表面とを有し、各腕部の第１の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、各腕部の第２の側面は、上記結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえる。さらに、上記第１及び第２の側面は、屈曲されている。さらにまた、上記第１及び第２の側面は、略共通した曲率中心を有する。また、上記給電部は、上記結合部に対して角度付けられて設けられる給電脚部を含む。さらに、上記給電部及び上記結合部は、金属の単片から形成される。
【００２３】
さらにまた、上述した目的を達成する本発明にかかるマイクロストリップアンテナは、グラウンドプレーンと、空隙によって上記グラウンドプレーンから離隔されて配置された放射エレメントと、上記放射エレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該放射エレメントに近接して位置する結合部を有する給電プローブと、上記放射エレメントと上記給電プローブとの間に位置する誘電体スペーサとを含むことを特徴としている。
【００２４】
ここで、上記グラウンドプレーンに上記放射エレメントを接続する誘電体支持部をさらに含む。また、上記誘電体支持部は、上記誘電体スペーサに接続される。さらに、上記誘電体支持部及び上記誘電体スペーサは、単片から形成される。さらにまた、上記誘電体スペーサは、上記給電プローブにおける開口及び上記放射エレメントにおける開口を貫通する。また、上記誘電体支持部は、上記放射エレメントにおける開口を貫通する。さらに、上記給電プローブと上記放射エレメントとの間に空隙を含む。さらにまた、上記放射エレメントは、リングである。
【００２５】
また、上述した目的を達成する本発明にかかる通信システムは、請求項３９に記載のマイクロストリップアンテナのネットワークを含むことを特徴としている。すなわち、本発明にかかる通信システムは、グラウンドプレーンと、空隙によって上記グラウンドプレーンから離隔されて配置された放射エレメントと、上記放射エレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該放射エレメントに近接して位置する結合部を有する給電プローブと、上記放射エレメントと上記給電プローブとの間に位置する誘電体スペーサとを含むマイクロストリップアンテナのネットワークを含む。
【００２６】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかる誘電体スペーサは、請求項３９に記載のマイクロストリップアンテナに用いられる誘電体スペーサであって、給電プローブと放射エレメントとの間の最小間隔を維持するように形成されたスペーサ部と、グラウンドプレーンに上記放射エレメントを接続するように形成された支持部とを含み、上記支持部及び上記スペーサ部は、単片として形成されることを特徴としている。
【００２７】
ここで、上記スペーサ部は、１対の締め金適合コネクタを含む。また、各締め金適合コネクタは、溝、及び上記溝に隣接する弾力のあるランプを含む。さらに、上記支持部は、１つ以上の締め金適合コネクタを含む。さらにまた、各締め金適合コネクタは、溝、及び上記溝に隣接する弾力のあるランプを含む。
【００２８】
さらに、上述した目的を達成する本発明にかかるデュアル偏波アンテナエレメントは、リングと、２つ以上の給電プローブとを含み、各給電プローブは、当該給電プローブが上記リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、必要な周波数帯域を全てサービスすることができる単一構造のコンパクトなアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】単一のアンテナモジュールの斜視図である。
【図１（ａ）】ＰＣＢの一部の断面図である。
【図２（ａ）】マイクロストリップ環状リング（ＭＡＲ）の平面図である。
【図２（ｂ）】ＭＡＲの斜視図である。
【図２（ｃ）】ＭＡＲの側面図である。
【図３（ａ）】クロスダイポールエレメント（ＣＤＥ）の斜視図である。
【図３（ｂ）】第１のダイポール部分の正面図である。
【図３（ｃ）】第１のダイポール部分の背面図である。
【図３（ｄ）】第２のダイポール部分の正面図である。
【図３（ｅ）】第２のダイポール部分の背面図である。
【図４】デュアルモジュールの斜視図である。
【図５】アンテナアレイの斜視図である。
【図６（ａ）】寄生リングを備えたアンテナアレイの平面図である。
【図６（ｂ）】図６(ａ)に示すアレイの斜視図である。
【図７（ａ）】寄生リングの平面図である。
【図７（ｂ）】寄生リングの側面図である。
【図７（ｃ）】寄生リングの端面図である。
【図７（ｄ）】寄生リングの斜視図である。
【図８】単片放射エレメントを使用するアンテナの斜視図である。
【図９（ａ）】代案のプローブの端面図である。
【図９（ｂ）】プローブの側面図である。
【図９（ｃ）】プローブの平面図である。
【図１０】正方形のＭＡＲの平面図である。
【図１１】正方形のＭＡＲが組み込まれたアンテナアレイを示す図である。
【図１２】アンテナの等大の図である。
【図１３】アンテナの１つの端部を示す図である。
【図１４】クリップの端面図である。
【図１５】クリップの側面図である。
【図１６】クリップの平面図である。
【図１７】クリップの第１の等大の図である。
【図１８】クリップの第２の等大の図である。
【図１９】ＭＡＲの側面図である。
【図２０】ＭＡＲの等大の上面図である。
【図２１】ＭＡＲの等大の底面図である。
【図２２】シングルバンドアンテナを示す図である。
【図２３】多数の基地所属の携帯型機器と通信を行うデュアルバンドアンテナを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
典型的な具体例
典型的な具体例の第１の様相は、複数の地上の携帯型機器と通信を行うマルチバンドの基地局アンテナを提供する。このアンテナは、１つ以上のモジュールを含み、各モジュールは、低周波リングエレメントと、この低周波リングエレメントとともに設置された高周波エレメントとを含む。
【００３３】
高周波エレメントは、シャドウイング（shadowing）の問題を引き起こすことなく、リングの開口内に位置することができる。さらに、エレメント間の寄生結合（parasitic coupling）は、高周波及び／又は低周波ビーム幅を制御するために用いることができる。
【００３４】
低周波リングエレメントは、最小外径ｂ及び最大内径ａを有し、比率ｂ／ａが１．５未満であるものが望ましい。比較的低い比率ｂ／ａは、与えられた外径について、高周波エレメントを位置させるためにリングの中心で利用可能なスペースを最大限にする。
【００３５】
アンテナは、単一偏波であってもよく、望ましくはデュアル偏波であってもよい。
【００３６】
典型的には、高周波エレメント及び低周波リングエレメントは、同心でない配置は可能であるものの、略同心に設置される。
【００３７】
典型的には、高周波エレメントは、外周辺を有し、また、低周波リングエレメントは、アンテナに対して垂直な平面でみたとき、高周波エレメントの外周辺を完全に包囲する内周辺を有する。これは、シャドウイングの影響を最小限にする。
【００３８】
アンテナは、複数の地上の携帯型機器との通信方法において用いることができる。この方法は、低周波帯域においてリングエレメントを用いて上述した機器の第１のセットと通信を行う工程と、高周波帯域においてリングエレメントに設置された高周波エレメントを用いて上述した機器の第２のセットと通信を行う工程とを含む。
【００３９】
その通信は、一方行であってもよいが、望ましくは双方向通信であってもよい。
【００４０】
典型的には、リングエレメントは、第１の電力半値ビーム幅を備えた第１のビームを介して通信を行い、また、高周波エレメントは、第１のビーム幅と高々５０％異なる第２の電力半値ビーム幅を備えた第２のビームを介して通信を行う。これは、ビーム幅が略異なる米国特許出願公開第２００３／００５２８２５号明細書と対比することができる。
【００４１】
典型的な具体例のさらなる様相は、１つ以上のモジュールを含むマルチバンドアンテナを提供する。各モジュールは、低周波リングエレメントと、この低周波リングエレメントに設置されたダイポールエレメントとを含む。アンテナは、複数の機器との通信方法において用いることができる。この方法は、低周波帯域においてリングエレメントを用いて上述した機器の第１のセットと通信を行う工程と、高周波帯域においてリングエレメントに設置されたダイポールエレメントを用いて上述した機器の第２のセットと通信を行う工程とを含む。
【００４２】
本願出願人は、ダイポールエレメントがリングと組み合わせて用いるのに特に適していることを見出した。ダイポールエレメントは、比較的低い領域（リングに対して垂直な平面でみたとき）を有し、リングの平面から延在し、それらの両方は、エレメント間の結合を縮小するかもしれない。
【００４３】
典型的な具体例のさらなる様相は、リングと、このリングから延在する１つ以上の給電プローブとを含むアンテナエレメントを提供する。ここで、リング及び給電プローブは、単片から形成される。
【００４４】
単片として形成することは、リング及び給電プローブを容易且つ安価に製造することを可能とする。典型的には、各給電プローブは、リングの周辺で当該リングと交わる。これは、プローブ及びリングが単片から容易に形成されることを可能とする。
【００４５】
典型的な具体例のさらなる様相は、リングと、このリングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する給電プローブとを含むアンテナエレメントを提供する。ここで、給電プローブの結合部は、リングに対して垂直な平面でみたとき、当該リングの内周辺内で視認できない内側面を有する。
【００４６】
この様相は、特に、デュアル偏波アンテナに用いて、及び／又はその内周辺内のリングに設置された高周波エレメントに関連して用いて適しているコンパクトな配置を提供する。電磁的に結合されたプローブは、アンテナを同調するためにプローブとリングとの間の近接の度合いを調整することができることから、従来の直接的に結合されたプローブ以上に望ましい。
【００４７】
典型的には、エレメントは、第１のリングと電磁的に結合することを可能とするように当該第１のリングに隣接して位置する第２のリングをさらに含む。これは、アンテナエレメントの帯域幅を改善する。
【００４８】
典型的な具体例のさらなる様相は、リングと、２つ以上の給電プローブとを含むデュアル偏波アンテナエレメントを提供する。各給電プローブは、リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する。
【００４９】
典型的な具体例のさらなる様相は、給電部と、この給電部に付設された結合部とを含むアンテナ給電プローブを提供する。結合部は、第１及び第２の対向する側面と、給電部から離隔された遠位端部と、使用の際に給電プローブがアンテナエレメントと電磁的に結合することを可能とするために当該アンテナエレメントに近接して位置する結合表面とを有する。ここで、結合部の第１の側面は、結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえ、結合部の第２の側面も、結合表面に対して垂直にみたとき凸面にみえる。
【００５０】
このタイプのプローブは、特に、リングエレメントに関連して用いて適しており、エレメントの"凹凸"の幾何的配置は、リングの内周辺又は外周辺を越えて突出することなく、当該エレメントを当該リングに沿って配設することを可能とする。１つの例において、結合部は、屈曲されている。他の例においては、結合部は、Ｖ字形とされる。
【００５１】
典型的な具体例のさらなる様相は、２つ以上のモジュールのアレイを含むマルチバンドアンテナを提供する。各モジュールは、低周波リングエレメントと、この低周波リングエレメントに設置された高周波エレメントとを含む。
【００５２】
リングエレメントのコンパクトな性質は、モジュール間の十分なスペースを維持している場合には、モジュールの中心を緊密に間隔をあけることを可能とする。これは、介在高周波エレメントのような追加のエレメントが、アレイにおいて隣接したモジュールの各対間に位置することを可能とする。寄生リングは、各介在高周波エレメントに設置されてもよい。寄生リングは、各高周波エレメントについて同じインピーダンス調整を許可するのと同様に絶縁性を改善することができる高周波エレメントと同様の環境を示す。
【００５３】
典型的な具体例のさらなる様相は、１つ以上のモジュールを含むマルチバンドアンテナを提供する。各モジュールは、低周波リングエレメントと、この低周波リングエレメントとともに設置された高周波エレメントとを含む。ここで、低周波リングエレメントは、非環状の内周辺を有する。
【００５４】
非環状の内周辺は、十分な間隙がシャドウイングの影響を引き起こすことなく、高周波エレメントに利用可能であることを確実にするために形成することができる。これは、リングの内周辺が高周波エレメントの最大径未満である最小径を有することを可能とする。
【００５５】
典型的な具体例のさらなる様相は、グラウンドプレーンと、空隙によってグラウンドプレーンから離隔されて配置された放射エレメントと、リングと電磁的に結合することを可能とするために当該リングに近接して位置する結合部を有する給電プローブと、放射エレメントと給電プローブとの間に位置する誘電体スペーサとを含むマイクロストリップアンテナを提供する。
【００５６】
この様相は、基板の対向する側面に放射エレメントと給電プローブとが提供される従来の近接給電マイクロストリップアンテナと対比することができる。スペーサの大きさは、プローブと放射エレメントとの間の結合の度合いを制御するために容易に変化させることができる。
【００５７】
典型的な具体例のさらなる様相は、給電プローブと放射エレメントとの間の最小間隔を維持するように形成されたスペーサ部と、グラウンドプレーンに放射エレメントを接続するように形成された支持部とを含む誘電体スペーサを提供する。ここで、支持部及びスペーサ部は、単片として形成される。
【００５８】
スペーサ部及び支持部を単片から形成することは、スペーサを容易且つ安価に製造することを可能とする。
【００５９】
挿入されて明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施例を例証する。そして、上述した本発明の一般的な記述、及び以下の実施例の詳細な記述とともに、本発明の趣旨について説明する役割を果たす。
【００６０】
実施例
図１は、単一の低周波マイクロストリップ環状リング（Microstrip Annular Ring；ＭＡＲ）２と、このＭＡＲ２の中心に位置する単一の高周波クロスダイポールエレメント（Crossed Dipole Element；ＣＤＥ）３とを備える単一のアンテナモジュール１を示している。ＭＡＲ２及びＣＤＥ３は、プリント回路基板（printed circuit board；ＰＣＢ）上に実装される。ＰＣＢは、ＭＡＲ２に結合されたマイクロストリップ給電線ネットワーク５とＣＤＥ３に結合されたマイクロストリップ給電線ネットワーク６とを設けた基板４を備える。ＰＣＢの一部の断面図である図１(ａ)に示すように、基板４の他方の表面には、グラウンドプレーン７が設けられる。ＭＡＲ２及びＣＤＥ３は、それぞれ、図２(ａ)及び図３(ａ)乃至図３(ｆ)において個別に示される。
【００６１】
図２(ａ)乃至図２(ｃ)を参照すると、ＭＡＲ２は、上リング１０と、下リング１１と、４つのＴ−プローブ１２ａ，１２ｂとを備える。各Ｔ−プローブ１２ａ，１２ｂは、脚部１３及び１対の腕部１５を備えたＴ字状の単片金属から形成される。脚部１３は、９０度ずつ下方へ屈曲しており、ＰＣＢの孔を介して貫通して給電線ネットワーク５に対して接合されるスタブ１４を備えて形成される。したがって、脚部１３及びスタブ１４は、ともに給電部を形成し、脚部１３及び腕部１５は、ともに結合部を形成する。図１を参照すると、腕部１５は、それぞれ、給電部から離隔された遠位端部５０と、内側面５１及び外側面５２と、下リング１１と容量結合される上表面５３とを有する。腕部１５は、リングに関して周辺に延在し、下リング１１の外周辺と同じ曲率中心を有する。したがって、外側面５２は、上表面５３に対して垂直にみたとき凸面にみえ、内側面５１も、上表面５３に対して垂直にみたとき凸面にみえる。
【００６２】
Ｔ−プローブの腕部１５は、順次上リング１０と容量結合される下リング１１と容量結合される。リング１０，１１、及びＴ−プローブ１２ａ，１２ｂは、Ｔ−プローブ及び下リング１１の腕部１５における開口を貫通するプラスチックスペーサ１６によって分離される。スペーサ１６は、ぴったり合うように開口において収納され、図１７を参照して後述する腕部１２２と同様の構造を有する。
【００６３】
Ｔ−プローブ１２ａは、第１の偏波方向においてリングを横切ってバランスのとれた給電を提供する段階から駆動され、Ｔ−プローブ１２ｂは、第１の偏波方向に対して垂直な第２の偏波方向においてリングを横切ってバランスのとれた給電を提供する段階から駆動される。
【００６４】
直接的な導電接続を行うように直接的に結合された給電プローブに対して、電磁的に（又は近接して）結合された給電プローブを用いることの利点は、同調の目的のために、下リング１１とＴ−プローブとの間の結合の度合いを調整することができるということである。この結合の度合いは、スペーサ１６の長さの調整によってエレメント間の距離を変化させることにより、及び／又はＴ−プローブの腕部１５の領域を変化させることにより、調整されてもよい。
【００６５】
図１及び図２(ｃ)から、上リング１０、下リング１１、Ｔ−プローブの腕部１５、及びＰＣＢの間に空隙が存在することを伺うことができる。図示しない第１の代案の近接結合配置においては、ＭＡＲが、２層基板の外表面上のコーティングとして単一リングを提供することにより、空隙なしで構築されるかもしれない。近接して結合されたマイクロストリップスタブ給電線は、２つの基板層と、２層基板の反対側の外表面上のグラウンドプレーンとの間に提供される。しかしながら、図１及び図２(ａ)乃至図２(ｃ)に示す望ましい具体例は、この代案具体例以上に多数の長所を有する。第１に、Ｔ−プローブの腕部１５と下リング１１との間の距離を増加させる能力がある。代案具体例においては、これは、無制限には増加させることができない基板厚さを増加させることによってしか達成することができない。第２に、上リング１０及び下リング１１は、金属シートから型押しすることができ、安価に製造することができる。第３に、Ｔ−プローブの脚部１３がグラウンドプレーン７から離隔されていることから、グラウンドプレーンと上リング１０及び下リング１１との間の距離は、脚部１３の長さの調整によって容易に変化させることができる。この距離を増加させることにより、アンテナの帯域幅を改善することができることが見出された。
【００６６】
図示しない第２の代案の近接結合配置においては、ＭＡＲが、単一のリング１１、又は１対の積み重ねられたリング１０，１１を有するかもしれず、また、Ｔ−プローブが、Ｌ−プローブと取り替えられるかもしれない。Ｌ−プローブは、Ｔ−プローブの脚部１３に類似する脚部と、リングの中心の方へと放射状に延在する単一の結合腕部とだけを有する。第２の代案具体例は、第１の代案具体例と同じ３つの利点を共有する。しかしながら、放射状にＬ−プローブを延在する使用は、結合腕部内の端部間の妨害に起因して、デュアル偏波給電のためにリングの周辺に多数のＬ−プローブを配列することを困難にする。Ｌ−プローブ内の部品はまた、ＣＤＥ３に利用可能なボリュームを縮小するであろう。
【００６７】
図２(ａ)に示すように、リングに対して垂直な平面でみたとき、当該リングの内周辺内にＴ−プローブの腕部の凹面の内側面５１を視認することができないことに注意すべきである。これは、この中央のボリューム、すなわち、グラウンドプレーンに投影されたリングの内周辺の投影ボリュームを、ＣＤＥに適応するために自由にしておく。さらに、それは、妨害を最小限にするために、Ｔ−プローブが間隔をあけて離隔されることを確実にする。
【００６８】
Ｔ−プローブの腕部１５の"凹凸"の形状は、下リングの形状に一致し、これにより、中央のボリュームを自由にしておく間に結合領域を最大限にする。
【００６９】
上リング１０は、代案具体例においてはより小さくなり得るが、下リング１１よりも大きな外径を有する。しかしながら、各リングの内径及び形状は、同じである。特に、リングの内周辺は、９０度の間隔で形成された４つのノッチ１９で環状である。各ノッチは、１対の直線状に角度付けられた側壁１７及び基部１８を有する。図１及び図６(ａ)の平面図からわかるように、ＣＤＥ３の直径は、リングの最小内径よりも大きい。ノッチ１９を設けることは、ＣＤＥ３の腕部について十分な間隙が提供されている場合には、リングの内径を最小とすることを可能とする。リングの内径を最小にすることは、特に高周波で性能の改善を提供する。
【００７０】
下リング１１は、最小外径ｂ及び最大内径ａを有し、比率ｂ／ａは、約１．３６である。上リング１２は、最小外径ｂ'及び最大内径ａ'を有し、比率ｂ'／ａ'は、約１．４０である。比率は変化するかもしれないが、典型的には１０未満であり、望ましくは２．０未満であり、最も望ましくは、１．５未満である。比較的低い比率ｂ／ａは、ＣＤＥの位置に関して利用可能な中央のボリュームを最大限にする。
【００７１】
図３(ａ)乃至図３(ｅ)を参照すると、ＣＤＥ３は、第１のダイポール部分２０、第２のダイポール部分２１、及びプラスチック配列クリップ２２の３つの部分で形成される。第１のダイポール部分２０は、下方へ延在するスロット２４が形成された絶縁性のＰＣＢ２３を備える。ＰＣＢ２３の正面には、スタブ給電線２５が設けられ、ＰＣＢ２３の背面には、ダイポール脚部２６及び腕部２７を有する１対のダイポール放射エレメントが設けられている。第２のダイポール部分２１は、第１のダイポール部分２０に構造において類似しているが、上方へ延在するスロット２８を有する。ＣＤＥ３は、ダイポール部分２０，２１をともに差し入れ、さらに、ダイポール部分が直角でロックされ続けることを確実にするためにクリップ２２を実装することによって組み立てられる。
【００７２】
ＰＣＢ２３は、ＰＣＢ４において図示しないスロットに挿入される１対のスタブ２９を有する。給電線２５は、マイクロストリップ給電線ネットワーク６に対して接合された一端に形成されるパッド３０を有する。
【００７３】
ＭＡＲ２の小さなフットポイントは、ＣＤＥ３のシャドウイングを防止する。ＣＤＥ３をＭＡＲ２の中央にすることにより、高周波帯域について良好なポートとポートとの絶縁を導く対称な環境が提供される。ＭＡＲは、低周波帯域について良好なポートとポートとの絶縁を与えるバランスのとれた方法で駆動される。
【００７４】
図４に、デュアルアンテナモジュール３５を示す。デュアルアンテナモジュール３５は、図１に示すモジュール１を含む。付加的な高周波ＣＤＥ３６は、モジュール１の隣に実装される。マイクロストリップ給電線ネットワーク６は、ＣＤＥ３６に給電するように拡張される。ＣＤＥ３６は、ＣＤＥ３と同一であってもよい。代案的には、ＣＤＥ３６の共振次元の調整は、同調の目的（例えばダイポール腕部の長さや高さ等の調整）で行われてもよい。
【００７５】
建物の内部で携帯型無線通信ネットワークの一部として使用されるアンテナは、図１に示すような単一モジュール、又は図４に示すようなデュアルモジュールだけを使用するかもしれない。しかしながら、最も外部の基地局に適用した場合には、図５に示すアレイの形式が望ましい。図５のアレイは、５つのデュアルモジュール３５のラインを備え、各モジュール３５は、図４に示すモジュールと同一である。ＰＣＢは、明瞭化のため、図５では省略している。給電線は、給電線５，６に類似するが、モジュールをともに駆動するために拡張される。
【００７６】
異なるアレイの長さは、要求されるアンテナ利得の仕様に基づいて考慮することができる。ＣＤＥ間の間隔は、アレイの均一性を維持し、且つ格子状のローブを回避するために、ＭＡＲ間の間隔の半分である。
【００７７】
使用に際して、モジュール３５は、垂線上に実装される。ＣＤＥのアジマス方向の電力半値ビーム幅は、ＭＡＲなしで７０度乃至９０度になるであろう。ＭＡＲは、ＣＤＥのアジマス方向の電力半値ビーム幅を５０度乃至７０度まで狭くする。
【００７８】
図６(ａ)及び図６(ｂ)に、代案のアンテナアレイを示す。アレイは、寄生リング４０が追加されたことを除いては、図５に示したアレイと同一である。図７(ａ)乃至図７(ｄ)に、寄生リング４０のうちの１つの詳細を示す。寄生リング４０は、単片の型押しされた板金から形成され、４つの脚部４２を備えた環状リング４１を含む。符号が付されていない窪みは、リングが各脚部４２と交わる当該リングの内周辺内に形成される。これは、脚部４２を示された配置に９０度ずつ容易に下方へ屈曲することを可能とする。脚部４２は、ＰＣＢにおける図示しない孔において受け取られる遠位端部で、符号が付されていないスタブを備えて形成される。Ｔ−プローブの脚部１３とは対照的に、寄生リング４０の脚部４２は、給電ネットワーク５に対して接合されないが、グラウンドプレーン７に対しては接合されてもよい。したがって、寄生リング４０は、"寄生する"エレメントの役割を果たす。寄生リング４０の準備は、ＣＤＥ３６を包囲する環境がＣＤＥ３を包囲する環境と同一であるか、又は少なくとも類似していることを意味する。寄生リング４０の外径は、利用可能なスペースに寄生リングを取り付けるために、ＭＡＲの外径よりも小さい。しかしながら、内径は、定常的な電磁気環境を提供するために同様とされてもよい。
【００７９】
図８に、代案のアンテナを示す。アンテナは、図７(ａ)乃至図７(ｄ)に示す寄生リング４０に対する構築において同一である単片の放射リング４５を含む。リングの脚部４６は、ＰＣＢ４８の上の給電ネットワーク４７に結合される。寄生するエレメントの役割を果たす図６(ａ)及び図６(ｂ)に示す寄生リング４０とは対照的に、図８に示す放射リング４５は、給電ネットワークに直接的に結合され、これにより、放射エレメントの役割を果たす。
【００８０】
空隙は、放射リング４５とＰＣＢ４８との間で提供される。図示しない代案具体例においては、空隙が誘電性の材料で満たされてもよい。
【００８１】
図９(ａ)乃至図９(ｃ)に、代案の電磁プローブ６０を示す。プローブ６０は、図１及び図２に示すＴ−プローブに対する置換として用いることができる。プローブ６０は、スタブ６２を備えた脚部６１、及び脚部６１に対して９０度屈曲している腕部６３によって形成された給電部を有する。腕部６３からは、６つの屈曲された結合腕部が延在しており、各腕部は、遠位端部６４と、凹面の内側面６５と、凸面の外側面６６と、平面の上部の結合表面６７とを有する。図９(ａ)乃至図９(ｃ)においては、６つの結合腕部が示されるが、代案具体例においては、４つの腕部のみが提供されてもよい。この場合、プローブは、図９(ｃ)と等価な視界においてＨ字状にみえるであろう。
【００８２】
図１０に、代案のアンテナモジュール７０を示す。図１に示す環状のＭＡＲとは対照的に、アンテナモジュール７０は、正方形の内周辺７２及び正方形の外周辺７３を備えた正方形のＭＡＲ７１を有する。図１及び図２の具体例において示されるＴ−プローブは、図示しない給電脚部及びこの給電脚部の端部から延在する１対の腕部７４が形成されたＴ−プローブと置換される。腕部７４は、直線状とされ、凹面の外側面７５及び凸面の内側面７６を備えたＶ字状をともに形成する。図１に示すＣＤＥ３と同一であるＣＤＥ７６は、リング７１と同心に設置され、また、その腕部は、正方形の内周辺７２の対角線のコーナーに延在する。
【００８３】
図１１に、アンテナモジュール７０のアレイから形成されるアンテナを示す。介在高周波ＣＤＥ７７は、アンテナモジュール７０の間に提供される。図１１においては、３つのモジュールのみが示されているが、例えば図５に示す５つのモジュールのように、代案としていかなる個数のモジュールを用いてもよい。
【００８４】
図１２及び図１３に、代案のマルチバンドアンテナ１００を示す。図５に示すアンテナと同様に、アンテナ１００は、低い相互調整をともなって広帯域の作動を提供する。また、放射エレメントは、比較的小さなフットポイントを有する。アンテナ１００は、比較的低コストで製造することができる。
【００８５】
シートアルミニウムトレイは、平面のリフレクタ１０１及び１対の角度付けられた側壁１０２を提供する。リフレクタ１０１は、その正面上に５つのデュアルバンドモジュール１０３を設け、図示しないが、その背面上にＰＣＢ１０４を設ける。ＰＣＢは、リフレクタ１０１の孔１０５を貫通する図示しないプラスチックリベットにより、当該リフレクタ１０１背面に取り付けられる。選択的に、ＰＣＢはまた、両面テープを備えたリフレクタに固定されてもよい。リフレクタ１０１の背面に接しているＰＣＢの正面には、連続的な銅製のグラウンドプレーン層が設けられる。ＰＣＢの背面には、図示しない給電ネットワークが設けられる。
【００８６】
図示しない同軸の給電ケーブルは、側壁１０２におけるケーブル孔１１１，１１２、及びリフレクタ１０１におけるケーブル孔１１３を貫通する。同軸ケーブルの外部のコンダクタは、ＰＣＢの銅製のグラウンドプレーン層に対して接合される。中央のコンダクタは、給電トレースに接合される場合には、ＰＣＢにおける給電孔１１４を介してその背面まで貫通する。実例としての目的のために、図１３に、給電ネットワークの給電トレース１１０のうちの１つを示す。しかしながら、実際には、給電トレース１１０は、ＰＣＢの反対側の面に位置することから、図１３の平面図において視認することができないであろうことに注意すべきである。
【００８７】
図示しない位相シフタは、位相シフタトレイ１１５上に実装される。トレイ１１５は、当該トレイの各側面の長さに沿って設けられた側壁を有する。側壁は、Ｃ字状に折り返され、リフレクタ１０１にネジ留めされる。
【００８８】
給電ネットワークが介在シールドなしに放射エレメントに面している図１、図４、及び図８に示す配置とは対照的に、リフレクタ１０１及びＰＣＢの銅製のグラウンドプレーンは、給電ネットワークと放射エレメントとの間の不適当な結合を縮小するシールドを提供する。
【００８９】
個々のデュアルバンドモジュール１０３は、図４に示すモジュール３５に類似する。したがって、以下では、その差異のみを記述するものとする。
【００９０】
ＭＡＲの環状リング及びＴ−プローブは、間隔をあけて離隔され、４つの誘電体クリップによってリフレクタに実装される。図１４乃至図１８に、クリップ１２０のうちの１つの詳細を示す。
【００９１】
まず、図１７の斜視図を参照すると、クリップ１２０は、１対の支持脚部１２１と、１対のスペーサ腕部１２２と、Ｌ字状のボディ部１２３とを有する。図１５を参照すると、各支持脚部１２１の端部には、１対のバネクリップ１２３が設けられる。各バネクリップ１２３は、肩部１２４を有する。各スペーサ腕部１２２は、それぞれ、１対の下溝１２８、中央溝１２９、及び上溝１３０を有する。１対の円錐台（frustoconical）の下ランプ（ramp）１２５、中央ランプ１２６、及び上ランプ１２７は、各溝対に隣接して位置される。各腕部はまた、ランプ１２５〜１２７が内部へ屈曲することを可能とする１対の開口１３１，１３２を有する。１対の板バネ１３３は、脚部１２１の間において下方へ延在する。クリップ１２０は、射出成型デルリン（Delrin（登録商標））アセタール樹脂の単片から形成される。ボディ部１２３は、壁厚を縮小するために開口１３４とともに形成される。これは、射出成型プロセスを支援する。
【００９２】
各モジュール１０３は、図１９乃至図２１に詳細に示されるＭＡＲを含む。明瞭化のために、ＣＤＥは、図１９乃至図２１から省略されていることに注意すべきである。ＭＡＲは、以下のように組み立てられる。
【００９３】
各Ｔ−プローブは、当該Ｔ−プローブにおける図示しない１対の孔を介してスペーサ腕部を挿通することにより、それぞれのクリップに接続される。スペーサ腕部１２２の下ランプ１２５は、内部に屈曲し、下溝１２８においてＴ−プローブを安全に保持するように付勢する。
【００９４】
ＭＡＲは、下リング１４０及び上リング１４１を含む。各リングは、図示しない８つの孔を有する。下リング１４０における孔は、上リング１４１における孔よりも大きい。これは、スペーサ腕部の上ランプ１２７が下リングにおける孔を介して容易に通過することを可能とする。下リング１４０がスペーサ腕部上に押し下げられると、孔の側は、内部に屈曲する中央ランプ１２６をかみ合わせ、次に、中央溝１２９においてリングを安全に保持するように付勢する。その後、上リング１４１は、当該上リングを安全に適所に保持するように付勢するランプ１２７を通り越して、上溝１３０に同様の方法で押し下げることができる。
【００９５】
組み立て後、ＭＡＲは、各クリップの支持脚部１２１をリフレクタ１０１における図示しない孔に取り付け、給電ネットワークに対してＴ−プローブ１４３を接合する締め金（snap）によってパネルに実装される。バネクリップ１２３が適所に付勢する場合には、リフレクタ１０１は、バネクリップの肩部１２４と脚部１２１の底面との間に保持される。いかなる弛緩も、リフレクタ１０１に対して肩部１２４を押して当該リフレクタ１０１に張力を作用させる板バネ１３３の作動によって取り上げられる。
【００９６】
クリップ１２０は、単片として形成されることから、容易に製造される。溝１２８〜１３０の間の正確な間隔は、エレメント間の距離を正確に制御することを可能とする。支持脚部１２１及びボディ部１２３は、エレメントについて比較的厳密な支持構造を提供し、振動エネルギを、Ｔ−プローブとＰＣＢとの間のハンダ結合から離隔して逸らす。
【００９７】
図２２に、さらなる代案のアンテナを示す。図２２に示すアンテナは、ＭＡＲ放射エレメントのみを有し、高周波ＣＤＥを有していないシングルバンドアンテナであることを除いては、図１２に示したアンテナと同一である。例えばＭＡＲの形成された内周辺やＣＤＥについてのリフレクタにおける孔といった、図２２に示すデュアルバンドアンテナのある特徴は、シングルバンドアンテナにおいては不要であることから、実際には省略されてもよい。
【００９８】
図２３に、上述したマルチバンドアンテナの典型的な使用フィールドについて示す。基地局９０は、マスト９１及びマルチバンドアンテナ９２を含む。アンテナ９２は、低周波帯域におけるダウンリンク信号９３を低周波帯域で作動する地上の携帯型機器９５に対して送信し、当該携帯型機器９５から低周波帯域におけるアップリンク信号９４を受信する。アンテナ９２はまた、低周波帯域におけるダウンリンク信号９６を高周波帯域で作動する携帯型機器９８に対して送信し、当該携帯型機器９８から低周波帯域におけるアップリンク信号９７を受信する。高周波及び低周波ビームのダウンチルトは、独立に変化させることができる。
【００９９】
望ましい例において、低周波帯域放射器は、８０６〜９６０ＭＨｚ間の任意の波長帯域で作動することを可能とする十分に広帯域である。例えば、低周波帯域は、８０６〜８６９ＭＨｚ、８２５〜８９４ＭＨｚ、又は８７０〜９６０ＭＨｚである。同様に、高周波帯域放射器は、１７１０〜２１７０ＭＨｚ間の任意の波長帯域で作動することを可能とする十分に広帯域である。例えば、高周波帯域は、１７１０〜１８８０ＭＨｚ、１８５０〜１９９０ＭＨｚ、又は１９２０〜２１７０ＭＨｚである。しかしながら、他の周波数帯域が意図したアプリケーションに応じて使用されてもよいことは認識されるであろう。
【０１００】
それらの最低共振モード（ＴＭ１１）で操作されるＭＡＲの比較的コンパクトな性質は、従来の低周波帯域放射エレメントと比較して、当該ＭＡＲを比較的緊密にともに間隔をあけることができる。これは、特に高周波帯域及び低周波帯域エレメントについての波長の比率が比較的高い場合には、アンテナの性能を改善する。例えば、図１２に示したアンテナは、２．１：１よりも大きい周波数比率で作動することができる。ＣＤＥ及びＭＡＲは、２：１の間隔比率を有する。波長でみると、ＣＤＥは、各帯域の中央周波数で、０．８２λだけ間隔をあけて離隔され、ＭＡＲは、０．７５λだけ間隔をあけて離隔される。したがって、中央周波数間の比率は、２．１８７：１である。比率が２．２７２：１である周波数帯域の高いポイントでは、ＣＤＥは、０．９２λだけ間隔をあけて離隔され、ＭＡＲは、０．８１λだけ間隔をあけて離隔される。
【０１０１】
本発明は、その具体例の記述によって例証され、その具体例を詳細に記述したが、それは、制限という出願人の意図ではなく、また、そのような詳細によって添付した特許請求の範囲を制限する意図ではない。
【０１０２】
例えば、ＣＤＥは、パッチエレメント、又は"トラベリング波（travelling-wave）"エレメントと置換してもよい。
【０１０３】
ＭＡＲ、寄生リング４０、又は単片の放射リング４５は、環状リングに代えて、正方形状、菱形状又は楕円状リング、さらには他の望ましい幾何的形状のリングであってもよい。望ましくは、リングは、単片として製造されるか又は製造されないかもしれない導電性の材料の連続的なループから形成される。
【０１０４】
放射エレメントは、デュアル偏波エレメントであるものとして示されたが、単一偏波エレメントを代案として用いてもよい。したがって、例えば、ＭＡＲ又は単片の放射リング４５は、４つのプローブを用いる図１及び図１２に示したデュアル偏波配置に対立するものとして、リングの反対側にある単一の１対のプローブによって駆動されてもよい。
【０１０５】
さらにまた、バランスのとれた給電配置が示されたが、エレメントは、アンバランスな方法で駆動されてもよい。したがって、例えば、ＭＡＲ又は単片の放射リング４５の各偏波は、リングの反対側にある１対のプローブに代えて、単一のプローブのみによって駆動されてもよい。
【０１０６】
さらなる利点及び変更は、当該技術に熟練している人々にとって容易に明らかとなるであろう。したがって、そのより広い範囲における本発明は、特定の詳細、代表的な装置及び方法、並びに例示に制限されることはない。すなわち、逸脱は、出願人の一般的な発明性のある概念の精神又は範囲から逸脱していないような詳細でなされる。
【符号の説明】
【０１０７】
１，７０  アンテナモジュール
２，７１  ＭＡＲ
３，３６，７６，７７  ＣＤＥ
４  基板（ＰＣＢ）
５，６  マイクロストリップ給電線ネットワーク
７  グラウンドプレーン
１０，１４１  上リング
１１，１４０  下リング
１２ａ，１２ｂ，１４３  Ｔ−プローブ
１３，４２，４６，６１  脚部
１４，２９，６２  スタブ
１５，２７，６３，７４，１２２  腕部
１６  プラスチックスペーサ
１７，１０２  側壁
１８  基部
１９  ノッチ
２０  第１のダイポール部分
２１  第２のダイポール部分
２２  プラスチック配列クリップ
２３，４８，１０４  ＰＣＢ
２４，２８  スロット
２５  スタブ給電線
２６  ダイポール脚部
３０  パッド
３５  デュアルアンテナモジュール
４０  寄生リング
４１  環状リング
４５  放射リング
４７  給電ネットワーク
５０，６４  遠位端部
５１，６５，７６  内側面
５２，６６，７５  外側面
５３  上表面
６０  電磁プローブ
６７  結合表面
７２  内周辺
７３  外周辺
９０  基地局
９１  マスト９１
９２，１００  マルチバンドアンテナ
９３，９６  ダウンリンク信号
９４，９７  アップリンク信号
９５，９８  携帯型機器
１０１  リフレクタ
１０３  デュアルバンドモジュール
１０５  孔
１１０  給電トレース
１１１，１１２，１１３  ケーブル孔
１１４  給電孔
１１５  位相シフタトレイ
１２０  クリップ
１２１  支持脚部
１２２  スペーサ腕部
１２３  ボディ部（バネクリップ）
１２４  肩部
１２５  下ランプ
１２６  中央ランプ
１２７  上ランプ
１２８  下溝
１２９  中央溝
１３０  上溝
１３１，１３２，１３４  開口
１３３  板バネ
【図１】
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【図１（ａ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図３（ｄ）】
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【図３（ｅ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図７（ｄ）】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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