(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナであって、その形式が、電磁信号を可能な伝送線及び前記伝送線とアンテナ部との間の信号のエバネセント結合を許容するように配置されたエバネセント結合端を定義する金属アンテナ部とを含むものであって、前記アンテナ部が、
導電性金属グランドプレートと、
前記結合端を定義する導電性金属エッジ部の配列であって、前記エッジ部のそれぞれが制御信号源に電気的に接続され、前記エッジ部のそれぞれが絶縁アイソレーションギャップにより前記グランドプレートから分離されている配列と、
複数のスイッチであって、そのそれぞれが、前記結合端の選択的に可変な電磁結合構造を設けるために、選択されたエッジ部を、前記絶縁アイソレーションギャップを横切って前記グランドプレートに電気的に接続するための制御信号に応答して選択的に操作可能である複数のスイッチと
を備えるアンテナ。
【請求項２】
前記制御信号がコンピュータプログラムに基づいて生成される請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記伝送線が、誘電体導波路、スロットライン、コプラナー線路、リブ導波路、及びグルーブ導波路の少なくとも１からなる群の中から選択される請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記スイッチが、ＰＩＮダイオード、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＭＥＭＳスイッチ、圧電スイッチ、光伝導スイッチ、容量性スイッチ、集中ＩＣスイッチ、電磁スイッチ、ガスプラズマスイッチ及び半導体プラズマスイッチの少なくとも１からなる群の中から選択される請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記グランドプレート及び前記エッジ部が、基板上に形成される請求項１に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記基板が、誘電材料及び半導体材料の少なくとも１からなる群から選択される材料から形成される請求項５に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記基板が、石英、サファイア、セラミック、プラスチック、及び高分子複合材料の少なくとも１からなる群から選択される誘電材料である請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記基板が、シリコン、ガリウムヒ素、ガリウムリン、ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、インジウムリン、ガリウムアルミニウムヒ素及びＳＯＩの少なくとも１からなる群から選択される半導体材料である請求項６に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記グランドプレートが複数のグランドプレート部を備え、それぞれが絶縁アイソレーションギャップにより任意の隣接するエッジ部から離間している請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記電磁信号が、前記絶縁アイソレーションギャップに有効波長λを有し、前記絶縁アイソレーションギャップが、λと予め定義された関係の長さを有する請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記絶縁アイソレーションギャップが約λ／４の長さを有する請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記絶縁アイソレーションギャップのそれぞれは、操作可能な１のスイッチが横切る主部分と長さλ／４の分岐部を含む請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記基板が第１及び第２表面を備え、前記グランドプレートが前記第１表面上の第１グランドプレート部と前記第２表面上の第２グランドプレート部とを備える請求項５に記載のアンテナ。
【請求項１４】
前方端を有する基板と、
電磁信号を伝搬可能な誘電性の伝送線であって、前記伝送線が前記基板の前方端に対して実質的に平行に配置されている伝送線と、
前記基板の前方端に沿って設けられた導電性エッジ部の配列であって、前記エッジ部が、前記伝送線と前記エッジ部との間の信号のエバネセント結合を許容するように配置されたエバネセント結合端を定義している配列と、
前記エッジ部のそれぞれと電気的に結合された制御信号源と、
絶縁アイソレーションギャップにより前記エッジ部のそれぞれから離間するように前記基板上に配置されたグランドプレートと、
前記エッジ部と前記グランドプレートとの間に設けられた複数のスイッチであって、前記結合端の選択的に可変な電磁結合構造を設けるために、選択されたエッジ部を、前記絶縁アイソレーションギャップを横切って前記グランドプレートに電気的に接続するための制御信号に応答して選択的に操作可能である複数のスイッチと
を備える電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナ。
【請求項１５】
前記グランドプレートが複数のグランドプレート部を備え、それぞれが絶縁アイソレーションギャップにより任意の隣接するエッジ部から離間している請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項１６】
前記制御信号が、コンピュータプログラムに基づいて生成される請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項１７】
前記伝送線が、誘電体導波路、スロットライン、コプラナー線路、リブ導波路、及びグルーブ導波路の少なくとも１からなる群より選択される請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項１８】
スイッチが、ＰＩＮダイオード、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＭＥＭＳスイッチ、圧電スイッチ、光伝導スイッチ、容量性スイッチ、集中ＩＣスイッチ、電磁スイッチ、ガスプラズマスイッチ、及び半導体プラズマスイッチの少なくとも１からなる群から選択される請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項１９】
前記グランドプレート及び前記エッジ部が基板上に形成される請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項２０】
前記基板が、誘電材料及び半導体材料の少なくとも１からなる群から選択される材料から形成される請求項１９に記載のアンテナ。
【請求項２１】
前記基板が、石英、サファイア、セラミック、プラスチック、及び高分子複合材料の少なくとも１からなる群から選択される誘電材料である請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２２】
前記基板がシリコン、ガリウムヒ素、ガリウムリン、ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、インジウムリン、ガリウムアルミニウムヒ素及びＳＯＩの少なくとも１からなる群から選択される半導体材料である請求項２０に記載のアンテナ。
【請求項２３】
前記電磁信号が前記絶縁アイソレーションギャップに有効波長λを有し、前記絶縁アイソレーションギャップが、λと予め定義された関係の長さを有する請求項１４に記載のアンテナ。
【請求項２４】
前記絶縁アイソレーションギャップが約λ／４の長さを有する請求項２３に記載のアンテナ。
【請求項２５】
前記絶縁アイソレーションギャップのそれぞれは、操作可能な１のスイッチが横切る主部分と長さλ／４の分岐部を含む請求項２３に記載のアンテナ。
【請求項２６】
前記基板が第１及び第２表面を備え、前記グランドプレートが前記第１表面上の第１グランドプレート部と前記第２表面上の第２グランドプレート部とを備える請求項１９に記載のアンテナ。
【請求項２７】
電磁信号を伝搬可能な誘電性の伝送線と、
アンテナ部と伝送線との間の信号のエバネセント結合を許容するように前記伝送線に対して配置されたエバネセント結合端を有するアンテナ部であって、前記アンテナ部が、
制御信号源に電気的に接続された複数の導電性結合端部と、
スロットラインを定義する絶縁アイソレーションギャップにより前記導電性結合端部のそれぞれから離間するグランドプレートと、
結合端の結合構造を選択的に可変とするように、選択された１の前記導電性結合端部を、関連するアイソレーションギャップを横切って前記グランドプレートへ選択的に接続するための制御信号に応答して操作可能なスイッチの列とを備え、前記結合構造が、第１結合端位相角を与える第１の数のスロットラインと、第２結合端位相角を与える第２の数のスロットラインを備え、スロットラインの第１の数と第２の数が、前記制御信号に応答して前記スイッチにより選択的に変更されることを特徴とする電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナ。
【請求項２８】
前記制御信号がコンピュータプログラムに基づいて生成される請求項２７に記載のアンテナ。
【請求項２９】
前記伝送線が、誘電体導波路、スロットライン、コプラナー線路、リブ導波路、及びグルーブ導波路の少なくとも１からなる群より選択される請求項２７に記載のアンテナ。
【請求項３０】
スイッチが、ＰＩＮダイオード、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＨＢＴ、ＭＥＭＳスイッチ、圧電スイッチ、光伝導スイッチ、容量性スイッチ、集中ＩＣスイッチ、電磁スイッチ、ガスプラズマスイッチ、及び半導体プラズマスイッチの少なくとも１からなる群より選択される請求項２７に記載のアンテナ。
【請求項３１】
前記グランドプレート及び前記導電性結合端部が基板上に形成される請求項２７に記載のアンテナ。
【請求項３２】
前記基板が、誘電材料及び半導体材料の少なくとも１からなる群から選択された材料から形成される請求項３１に記載のアンテナ。
【請求項３３】
前記基板が、石英、サファイア、セラミック、プラスチック、及び高分子複合材料の少なくとも１からなる群から選択される誘電材料である請求項３２に記載のアンテナ。
【請求項３４】
前記基板が、シリコン、ガリウムヒ素、ガリウムリン、ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、インジウムリン、ガリウムアルミニウムヒ素及びＳＯＩの少なくとも１からなる群から選択される半導体材料である請求項３２に記載のアンテナ。
【請求項３５】
前記グランドプレートが複数のグランドプレート部を備え、それぞれが絶縁アイソレーションギャップにより任意の隣接する導電性結合端部から離間している請求項２７に記載のアンテナ。
【請求項３６】
前記電磁信号が前記絶縁アイソレーションギャップに有効波長λを有し、前記絶縁アイソレーションギャップが、λと予め定義された関係の長さを有する請求項２７に記載のアンテナ。
【請求項３７】
前記絶縁アイソレーションギャップが約λ／４の長さを有する請求項３６に記載のアンテナ。
【請求項３８】
前記絶縁アイソレーションギャップのそれぞれは、操作可能な１のスイッチが横切る主部分と長さλ／４の分岐部を含む請求項３６に記載のアンテナ。
【請求項３９】
前記基板が第１及び第２表面を備え、前記グランドプレートが前記第１表面上の第１グランドプレート部と前記第２表面上の第２グランドプレート部とを備える請求項３１に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、指向性の又は可動式のビームアンテナに関し、その型式はレーダー及び通信等の用途に利用される。更には、本開示は誘電体導波路アンテナに関し、ここではエバネセント結合構造（形状）が、エバネセント結合端内の切替可能な要素によって制御可能に変更され、これにより所望の指向性のビーム構成及び方向を達成するために、伝送及び／又は受信されるビームの構造が制御可能に変更される。
【背景技術】
【０００２】
可動アンテナ、特に誘電体導波路アンテナは、衝突防止レーダー等のような様々な種類のレーダー装置における可動（steerable）ミリ波ビームを送受信するために使用される。このようなアンテナにおいて、アンテナ部は、選択的に可変な結合構造を有するエバネセント結合端を含んでいる。結合端は、誘電体導波路などの伝送線と実質的に平行且つ密に隣接して配置されている。伝送線とアンテナ部とのエバネセント結合により、電磁放射線がアンテナによって伝送又は受信される。伝送又は受信されたビームの形状及び方向は、結合端のエッジ（端）特徴に対して選択される電気的接続のパターンにより順次決定されるように、エバネセント結合端の選択された結合構造によって決定される。この電気的接続のパターンは、エッジ特徴を選択的に接続する列（アレイ）スイッチにより、制御可能に選択され、変更されることができる。この目的のために、アンテナ部の構造に組み込まれる任意の形式のスイッチ、例えば、半導体プラズマスイッチ等が用いられる。例えば、米国特許第７，１５１，４９９号（本出願の出願人と同一出願人である）を参照されたく、この特許の記載はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。結合端の構造が半導体プラズマスイッチにより制御可能に変更されるエバネセント結合アンテナの具体例は、２００７年１１月１３日同一出願人によって出願された係属中の特許出願第１１／９３９，３８５号に記載され、クレームされており、この記載はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，１５１，４９９号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１１／９３９，３８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の米国特許第７，１５１，４９９号及び特許出願第１１／９３９３８５号に記載された技術は、その技術水準における改良が記載されたものであるが、更なる改良、例えば、アンテナアレイの複数の構成部品間の寄生結合を低減させ、製造コストを低減させることにおいて、有利な点をもたらすような改良を提供することがより有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概して、本開示は、電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナに関し、その形式が、電磁信号を可能な伝送線と、伝送線とアンテナ部との間の信号のエバネセント結合を許容するように配置されたエバネセント結合端を定義する金属アンテナ部とを含むアンテナであって、アンテナ部が、導電性金属グランドプレートと、結合端を定義する導電性金属エッジ部の配列（アレイ）であって、エッジ部のそれぞれが制御信号源に電気的に接続され、エッジ部のそれぞれが絶縁アイソレーションギャップによりグランドプレートから分離され、複数のスイッチであって、そのそれぞれが、結合端の選択的に可変な電磁結合構造を設けるために、選択されたエッジ部をアイソレーションギャップを横切ってグランドプレートに電気的に接続するための制御信号に応答して選択的に操作可能である複数のスイッチと、を備える。
【０００６】
本開示の目的上、用語「選択的に可変な電磁結合構造」とは、アンテナ部の有効電磁結合構造を制御可能に変更するために、グランドプレートに対して電気的に選択的に接続され得る導電性エッジ部の配列を備える結合端形状として定義される。伝送線とアンテナ部との間のエバネセント結合により、アンテナにより電磁放射線が送信又は受信される。エバネセント結合端の選択された結合構造により決定される伝送又は受信されるビームの形状及び方向は、エッジ部とグランドプレートとの間で選択された電気的接続のパターンによって順次決定づけられる。
【０００７】
以下の詳細な説明から認識されるように、本開示に係るアンテナの特徴は、グランドプレート又はグランドプレートアッセンブリが、スイッチにより電気的に接続される場合を除き、制御されたエッジ部から分離されることである。これにより、スイッチへ電流を供給するための余分な導電体（ワイヤ又は導電性配線）を設ける必要性がなくなる。これにより、設計の全体的な形状を単純化でき、製造コストを低減することに繋がり、余分な導電体によってもたらされる寄生容量をなくすことができる。
【０００８】
本明細書で説明される好ましい実施形態では、エッジ部間の電気的接合が、選択されたエッジ部とグランドプレート間の電気的接続を開閉する「オン・オフ」スイッチの列の選択的駆動により選択的に変更される。個々のスイッチの「オン」又は「オフ」状態の選択は、アンテナ部の結合端の電磁構造を変更し、それにより、伝送又は受信されるビームの方向又は形状を変更させる。具体的なエッジの構成及び形状は、アンテナの用途に応じて、コンピュータモデリングによって決定され、そしてそれはビーム放射の動作周波数（波長）、必要なビーム形状及び方向、伝送（又は受信）効率、及び動作パワー等のパラメータの関数であろう。スイッチの駆動は、当該技術分野における通常の技術を有するプログラマにより、任意の特定のアプリケーションに対して用意に入手され得るアルゴリズムに従って適切にプログラムされたコンピュータにより成し遂げられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示に係る電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナの第１の実施形態のアンテナ部及び伝送線の準概略斜視図であり、スイッチの配列は明確性のため省略してある。
【図２Ａ】図２Ａは、図１の実施形態に係る電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナの準概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのアンテナに用いられるアンテナグランドプレートの代替形式の断面図である。
【図３】図３は、図１、２Ａ及び２Ｂの実施形態に係るアンテナに用いられ得る複数の異なるエッジ部、グランドプレート及びスイッチ構成の詳細な平面図である。
【図４】図４は、図１、２Ａ及び２Ｂの実施形態に係るアンテナに用いられ得る複数の異なるエッジ部、グランドプレート及びスイッチ構成の詳細な平面図である。
【図５】図５は、図１、２Ａ及び２Ｂの実施形態に係るアンテナに用いられ得る複数の異なるエッジ部、グランドプレート及びスイッチ構成の詳細な平面図である。
【図６】図６は、図１、２Ａ及び２Ｂの実施形態に係るアンテナに用いられ得る複数の異なるエッジ部、グランドプレート及びスイッチ構成の詳細な平面図である。
【図７】図７は、本開示に係る電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナの第２の実施形態の準概略平面図であり、伝送線は明確性のため省略してある。
【図７Ａ】図７Ａは、図７の実施形態の断面図である。
【図８】図８は、本開示に係る電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナの第３の実施形態の準概略平面図であり、伝送線は明確性のため省略してある。
【図８Ａ】図８Ａは、図８の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１、２Ａ、及び２Ｂは、電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナ１０を示し、この電気的に制御されたモノリシックアレイアンテナ１０は、狭く細長い誘電性のロッド（棒）状の伝送線１２と基板と１４を備え、基板１４の上には、以下に詳細に説明するが、伝送線１２と実質的に平行に並べられたエバネセント結合端１６を定義する導電性金属アンテナ部が配置されている。アンテナ部は、結合端１６を形成するために、導電性金属グランドプレート１８と、基板１４の前方端に沿って、又は前方端の近くに実質的に直線列（アレイ）状に配置された複数の導電性金属エッジ部２０とを備える。当該技術分野では周知であるように、結合端１６及び伝送線１２のアライメント及びお互いの近接性によって、伝送線１２と結合端１６との間の電磁放射線のエバネセント結合が可能になる。伝送線１２は、細長いロッド（棒）状の誘電体導波路が好ましいが、他の形式の伝送線も用いることができる。他の形式の伝送線の例としては、スロットライン、コプラナー線路、リブ導波路、グルーブ導波路、イメージング導波路及び平面導波路等を含む。
【００１１】
基板１４は、石英、サファイア、セラミック、好適なプラスチック又は高分子複合材料等の誘電材料であり得る。あるいは、基板１４は、シリコン、ガリウムヒ素、ガリウムリン、ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム、インジウムリン、ガリウムアルミニウムヒ素、又はＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレーター）等の半導体であり得る。アンテナ部（グランドプレート１８及びエッジ部２０を備える）は、基板１４上に、任意の好適な従来方法で、例えば、フォトリソグラフィ（マスキング及びエッチング）の後の電着又は電気めっき等により形成されることができる。基板１４が半導体で作られる場合には、アンテナ部１８、２０が形成される前に、基板の表面上にパッシベーション層（図示せず）を付けておくことが有利であろう。
【００１２】
図２Ａに示すように、アンテナ１０では、グランドプレート１８がグランドに接続されるか、又は好適な固定参照（基準）電位に維持される。エッジ部２０は、電流源を制御可能な制御信号源２２にそれぞれ接続されている。制御信号源２２は、当該技術分野における通常の技術を有するプログラマにより任意の特定のアプリケーションに対して用意に入手され得るアルゴリズムに従って適切にプログラムされたコンピュータ又はマイクロプロセッサ２４により制御され得る。
【００１３】
エッジ部２０のそれぞれは、絶縁アイソレーションギャップ２６によりグランドプレート１８から物理的及び電気的に分離されている。そのため、エッジ部２０のそれぞれは、３辺をグランドプレート１８により取り囲まれ、４つ目の辺が伝送線１２と対向する導電性の「島」状をなしており、結合端１６の一部を形成している。図３に最も示されるように、例示的な実施形態においては、各絶縁アイソレーションギャップ２６が、横断ギャップセグメント２６ｂに接続された１組の平行ギャップセグメント２６ａを備えており、その平行ギャップセグメントは、結合端１６に対して実質的に直角をなしている。
【００１４】
図２Ｂは、グランドプレートが複数要素のグランドプレートであることを示しており、基板１４の上面上の第１グランドプレート部１８ａ及び基板１４の下面上の第２グランドプレート部１８ｂを備える。ここで、上面はエッジ部２０が配置された表面であり、下面はその反対の表面である。
【００１５】
結合端１６の結合構造は、複数のスイッチ２８（図２Ａ及び３）により制御可能に変更され、このそれぞれは、絶縁アイソレーションギャップ２６の１つを横切るグランドプレート１８への１つのエッジ部２０の電気的接続によって、選択的に駆動され得る。図１、２Ａ及び３の例示的な実施形態では、スイッチ２８が、結合端１６の近くの平行ギャップセグメント２６ａのそれぞれを横切って配置され、それにより、各エッジ部２０が２つのビーム方向（beam-directing）スイッチ２８によりグランドプレート１８に対して接続可能となる。即ちエッジ部２０の両側にある平行ギャップセグメント２６ａを１つのスイッチが横切る。
【００１６】
スイッチ２８は、基板１４上又は基板１４内に組み込むことのできる任意な好適なタイプの超小型スイッチであり得る。例えば、スイッチ２８は、半導体スイッチ（例えばＰＩＮダイオード、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、又はヘテロ接合バイポーラトランジスタ）、ＭＥＭＳスイッチ、圧電スイッチ、容量性スイッチ（バラクター等）、集中ＩＣ（lumped IC）スイッチ、強誘電スイッチ、光伝導スイッチ、電磁スイッチ、ガスプラズマスイッチ、及び半導体プラズマスイッチであり得る。
【００１７】
例示的な実施形態では、図２Ａ及び３に最も示されるように、スイッチ２８のそれぞれが、その関連する平行ギャップセグメント２６ａの開口端の近く、即ち、結合端１６の近くに配置される。平行ギャップセグメント２６ａは、選択された有効波長（スロットライン媒体内で）λの電磁放射線を伝搬させるスロットラインとして機能する。平行ギャップセグメント２６ａの長さがλ／４の場合、結合端１６での出力波の位相角φは、関連するスイッチ２８が開かれている任意の平行ギャップセグメント２６ａの出口（開口端）において、２πである。関連するスイッチが閉じられている（エッジ部２０を有効に接地する）平行ギャップセグメント２６ｂに関しては、結合端での出力波の位相角φはπラジアンである。典型的には、操作において、周期Ｐ＝Ｎ＋Ｍを有する回折格子を形成するために、スイッチ２８が選択的に開かれ、閉じられる。周期Ｐ＝Ｎ＋Ｍは、開スイッチ２８を有するＮ平行ギャップセグメント又はスロットライン２６ａとこれに続く閉スイッチ２８を有するＭ平行ギャップセグメント又はスロットライン２６ａを備える。別の方法で見ると、格子周期Ｐは、２πラジアンの結合端位相角φを与えるＮスロットライン、これに続くπラジアンの結合端位相角φを与えるＭスロットラインを備えるであろう。よって、格子周期Ｐは、最初のＮ「開」スロットラインと最後のＭ「閉」スロットラインとの間の距離であろう。合成ビーム角αは、以下の式により与えられる：
0005470267.tif 000002
ここでβは伝送線１２内の波動伝搬定数、ｋは真空中の波動ベクトル、λは、スロットライン２６ａの媒体を伝搬する電磁放射線の有効波長、ｄは隣り合うアンテナエッジ部２０間の間隔である。
【００１８】
前述の式から分かるように、選択的にスイッチ２８を開閉することにより、格子周期Ｐが制御可能に変更され、これにより伝送線１２とアンテナ部１８、２０との間に結合される電磁放射線のビーム角αを制御可能に変更する。
【００１９】
図４、５及び６は、アンテナ部及びビーム方向スイッチの代替構成を表す。具体的には、図４は、グランドプレート１８’及びエッジ部２０’（これらの１つのみを示す）を備えるアンテナ部を示し、ここでは、エッジ部２０’がグランドプレート１８’の前方端から奥まった位置に配置された結合端を設けるように構成されている。その結果、エッジ部２０’は、上記に説明した構成（例えば図３に示す）よりも短い平行アイソレーションギャップセグメント又はスロットライン２６ａ’によりグランドプレート１８’から分離されている。よって、スロットライン２６ａ’はλ／４以外の長さを有し、これにより「開」スロットラインでの出力波に対する別の位相角を与える。なお、この構成は、ビーム方向スイッチ２８がスロットライン２６ａ’の長さに沿って様々な位置に配置され得ることを示す。例えば、異なる位相角を与えるために、スロットライン２６ａ’の前方端から（即ち結合端から）λ／２の距離の位置に配置され得ることを示す。図５は、類似する構成を示し、ここではグランドプレート１８''が設けられており、それがスロットライン２６ａ''に対して角度を有する（傾斜した）入口３０を形成している。この目的は、伝送線１２とアンテナエッジ部２０との間のより改良された結合を与えることである。図６は、エッジ部２０'''（これらの１つのみを示す）を有する構成を示し、それが対応する形状を有するグランドプレート１８'''と平行アイソレーションギャップセグメント又はスロットライン２６ａ'''とともに、楕円形又は任意の他の標準的な形状を有することができる。
【００２０】
図７及び７Ａは、第２の例示的な実施形態に係るアンテナ４０を示し、伝送線は明確性のため省略されている。この実施形態では、導電性金属グランドプレート４２が基板４４上に形成され、この例示的な実施形態では基板４４はシリコン等の半導体であり得る。グランドプレート４２はグランドか固定参照（基準）電位に維持され、基板４４の後方端に沿って伸びる実質的に線形なグランド導体４６と、線形な導体４６から基板４４の前方端へ向けて伸びる複数の横断グランド指状部分４８を含む。グランド指状部分４８は、複数のエッジ指状部分５０と互いに入りこんでおり、アイソレーションギャップ又はスロットライン５２により、両側に隣接するグランド指状部分４８からエッジ指状部分５０がそれぞれ分離されている。図１及び２Ａを参照して上述したように、エッジ指状部分５０のそれぞれは、制御信号源５４に接続され、複数のエッジ指状部分が結合端５６を形成する。ビーム方向スイッチ５８は、間にあるアイソレーションギャップ又はスロットライン５２を横切って、エッジ指状部分５０と隣接するグランド指状部分４８に対して切り替え可能に接続する。
【００２１】
図７Ａに示すように、スイッチ５８は、有利には（必ずしも必要ではないが）半導体プラズマスイッチであり得る。スイッチ５８が半導体プラズマスイッチの場合、各スイッチ５８は、エッジ指状部分５０の下層に配置され、エッジ指状部分５０と接触する基板４４内に配置されたＮ−ドープ領域６０と、グランド指状部分４８の下層に配置され、グランド指状部分４８と接触する基板内に配置されたＰ−ドープ領域とを備える。そのため、各スイッチ５８は、グランド指状部分４８により形成されるＰ−電極、エッジ指状部分５０により形成されるＮ−電極、及びその間に介在する絶縁アイソレーションギャップ／スロットライン５２を備えるＰＩＮ接合によって設けられる。アイソレーションギャップ／スロットライン５２が、機能的なＰＩＮ接合を形成するのに有効に絶縁することを確実にするために、アイソレーションギャップ／スロットライン５２内の基板４４上に絶縁パッシベーション層（図示せず）を設けるのが有利である。切替機能がエッジ指状部分５０のグランド指状部分４８の長さの実質的部分に沿って設けられており、具体的な位置は示されていないことから、図７に示すスイッチ５８は、概略的に表されていることが理解できるであろう。
【００２２】
図７に示すようにアイソレーションギャップ５２のそれぞれは、トータル長さがλ／４よりもかなり長くてもよい。具体的な長さ（例えばλ／４）に対して各アイソレーションギャップ５２により設けられるスロットラインの長さを制限するために、各アイソレーションギャップ５２は、主部分を有するように構成されることが有利であり、この主部分では、スイッチ５８の１つが操作可能であり、分岐部６４が隣接するグランド指状部分５０へ向けて伸びており、これにより、各グランド指状部分５０がアイソレーションギャップ／スロットライン分岐部６４を両方に有するように構成される。分岐部６４は、スイッチ５８が開かれる場合に、結合端でのグランドプレート４８に対してエッジ部５０を短絡させる「チョーク」として働く。特定のアイソレーションギャップ５２に対してスイッチが閉じられると、そのアイソレーションギャップによって与えられるスロットラインの長さは、スイッチから結合端への長さとなる。特定のアイソレーションギャップ５２に対するスイッチ５８が開かれると、分岐部６４によって与えられた「チョーク」は、結合端においてグランドに対してエッジ部５０を有意に「短絡」させる。具体的な例としては、スイッチ５８のそれぞれと結合端との間の距離がλ／４の場合、分岐部６４は、約λ／４の長さを有することが有利であり、これにより、関連するスイッチ５８が開かれた任意のアイソレーションギャップ／スロットライン５２に対し、πラジアンの結合端位相角φを与えることができる。スイッチ５８が閉じられる場合、結合端位相角φは２πである。
【００２３】
図８及び８Ａは、第３の例示的な実施形態に係るアンテナ７０を示し、伝送線は、明瞭性のため省略されている。この実施形態では、グランドプレートアッセンブリは、基板７４上に形成された複数の導電性金属グランド部７２を備え、この例示的な実施形態では、基板７４上はシリコン等の半導体とすることができる。グランド部７２はグランド又は固定参照電位に維持される。グランド部７２は、複数のエッジ部７６と互いに入り込んでおり、両側に隣接するグランド部７２から各エッジ部７６を分離させるアイソレーションギャップ又はスロットライン７８を有している。エッジ部７６のそれぞれは、制御信号源８０に接続されており、複数のエッジ部７６は、図１及び図２Ａを参照しながら説明したように、結合端８２を形成する。ビーム方向スイッチ８４は、その間に介在するアイソレーションギャップ又はスロットライン７８を横切って、各エッジ部７６を隣接するグランド部７２に切替可能に接続する。
【００２４】
図８Ａに示すように、スイッチ８４は、有利には（必要ではないが）半導体プラズマスイッチであり得る。スイッチ８４が半導体プラズマスイッチの場合、各スイッチ８４は、エッジ部７６の下層に配置されエッジ部７６と接触する、基板７４内に設けられたＮ−ドープ領域８６と、グランド部７２の下層に配置されグランド部７２と接触する基板７４内に設けられたＰ−ドープ領域とを備える。そのため各スイッチ８４は、グランド部７２により形成されるＰ−電極、エッジ部７６により形成されるＮ−電極及びその間に介在する絶縁アイソレーションギャップ／スロットライン７８を備えるＰＩＮ接合によって設けられる。アイソレーションギャップ／スロットライン７８が機能的なＰＩＮ接合を形成するのに有効に絶縁することを確実にするために、アイソレーションギャップ／スロットライン７８内の基板７４上に絶縁パッシベーション層（図示せず）を設けるのが有利である。切替機能がグランド部７２及びエッジ部７６の長さの実質的部分に沿って設けられており、具体的な位置は示されていないことから、図８に示すスイッチ８４が、概略的に表されていることが理解できるであろう。
【００２５】
図８に示すように、各アイソレーションギャップ／スロットライン７８は、スイッチ８４の１つが操作可能である主部分と、隣接するグランド部７２又はエッジ部７６へ向けて伸びる分岐部９０とともに構成されることが有利であり、これにより、各グランド部７２及び各エッジ部７６がアイソレーションギャップ／スロットライン分岐部９０を有するように構成される。分岐部９０は、図７及び７Ａの実施の形態における分岐部６４に関して上述したのと同様の機能を有する。
【００２６】
本明細書ではいくつかの例示的な実施形態を説明したが、本記載の範囲及び本明細書の範囲に記載したいかなる権利もこれらの実施形態に制限されるものではない。実際には、記載された実施形態の多くの変形例及びバリエーションが、当該技術分野の当業者によって提案されることができ、そしてそのような変形例及びバリエーションは、この開示の精神及び技術的範囲内に包含され得るであろう。よって、以下の特許請求の範囲に定義される権利は、当該技術分野の当業者によって提供され得る均等物の観点から構築されるべきであろう。
【符号の説明】
【００２７】
１０、４０、７０…アンテナ
１２…伝送線
１４…基板
１６…結合端
１８…導電性金属グランドプレート
２０…エッジ部
２２…制御信号源
２４…マイクロプロセッサ
２６…絶縁アイソレーションギャップ
２８…スイッチ
４２…グランドプレート
４４…基板
４６…グランド導体
４８…グランド指状部分
５０…エッジ部
５２…アイソレーションギャップ
５４…制御信号源
５６…結合端
５８…スイッチ
６４…分岐部
７２…グランド部
７４…基板
７６…エッジ部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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