(57)【要約】本発明は、放射素子のアレー（１００）に関する。アレー構造の第一の面（１０４）の第一の複数のアンテナ素子は、第一の周波数帯域で作動するように構成される。アレー構造の第二の複数の平面アンテナ素子は、第二の周波数帯域で作動するように構成される。また、第二の複数のアンテナ素子は、第一の面（１０４）に配置される。第一の複数のアンテナ素子用に第一の有効グランド面（１１２）が設けられ、第二の複数のアンテナ素子用に第二の有効グランド面（１１４）が設けられる。第一の複数の素子と第一の有効グランド面（１１２）の間の第一の間隔は、第二の複数の素子と第二の有効グランド面（１１４）の間の第二の間隔と異なる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射素子の単一アレーであって、
アレー構造の第一の面の第一の複数のアンテナ素子と、
第二のアレー構造の第二の複数の平面アンテナ素子と、
前記第一の複数のアンテナ素子用の第一の有効グランド面と、
前記第二の複数のアンテナ素子用の第二の有効グランド面と、を有し、
前記第一の複数のアンテナ素子は、第一の周波数帯域で作動するように構成され、
前記第二の複数のアンテナ素子は、第二の周波数帯域で作動するように構成され、
前記第一の複数の素子と前記第一の有効グランド面の間の第一の間隔は、前記第二の複数の素子と前記第二の有効グランド面の間の第二の間隔と異なる、ことを特徴とするアレー。
【請求項２】
請求項１記載のアレーであって、
前記第二の複数の素子は、クラスタ状に互いに隣接して形成され、
前記クラスタは、前記第一の複数の素子内に配置される、ことを特徴とするアレー。
【請求項３】
請求項１記載のアレーであって、
前記第一及び第二の複数のアンテナ素子に接続された複数のＲＦ供給点と、
前記供給点において前記放射素子に印加されるＲＦの位相及び振幅の少なくとも一方を制御するコントローラと、を更に有することを特徴とするアレー。
【請求項４】
請求項１記載のアレーであって、
前記第一の複数の素子は、低周波数帯域で動作する低周波アンテナ素子であり、
前記第二の複数の素子は、高周波数帯域で動作する高周波アンテナ素子であり、
前記第一の間隔は、前記第二の間隔より大きい、ことを特徴とするアレー。
【請求項５】
請求項１記載のアレーであって、
前記第一の有効グランド面が前記第一の間隔から前記第二の有効グランド面を規定する前記第二の間隔へ移行するところであるグランド面段差部分を更に有する、ことを特徴とするアレー。
【請求項６】
請求項１記載のアレーであって、
前記第二の有効グランド面は、前記第二の複数のアンテナ素子と前記第一の有効グランド面の間に置かれた低周波通過選択面である、ことを特徴とするアレー。
【請求項７】
請求項１記載のアレーであって、
前記第一の複数のアンテナ素子は、前記第二の複数のアンテナ素子と織り交ぜられる、ことを特徴とするアレー。
【請求項８】
請求項１記載のアレーであって、
前記第一の面と前記第一及び第二の有効グランド面との間に置かれた少なくとも１つの誘電層を更に有する、ことを特徴とするアレー。
【請求項９】
請求項１記載のアレーであって、
前記第一及び第二の複数のアンテナ素子のうち少なくとも１つは、
細長い本体部分と、
前記細長い本体部分の一端に接続された拡大幅端部とを有する、ことを特徴とするアレー。
【請求項１０】
請求項７記載のアレーであって、
前記アンテナ素子のうち隣接する素子の前記拡大幅端部は相互に入り込む部分を有する、ことを特徴とするアレー。
【請求項１１】
請求項１記載のアレーであって、
前記第一及び第二の複数のアンテナ素子のうちの少なくとも１つは、隣接する複数のダイポール・アンテナ素子から構成され、
各ダイポール素子の少なくとも一端は、隣接する１つのダイポール素子の対応する一端と静電結合される、ことを特徴とするアレー。
【請求項１２】
請求項１記載のアレーであって、
前記第二の複数のアンテナ素子は、高周波クラスタを規定し、
前記高周波クラスタは、前記第一の複数のアンテナ素子の間に配置される、ことを特徴とするアレー。
【請求項１３】
請求項１１記載のアレーであって、
前記高周波クラスタは非周期的パターンで配置される、ことを特徴とするアレー。
【請求項１４】
放射素子のアレーであって、
第一の面に互いに隣接してアレー状に配置された第一の複数のアンテナ素子と、
互いに隣接したアレー構造の第二の複数の平面アンテナ素子と、
前記第一の複数のアンテナ素子用の第一の有効グランド面と、
前記第二の複数のアンテナ素子用の第二の有効グランド面と、を有し、
前記第一の複数の平面アンテナ素子は、第一の周波数帯域で作動するように構成され、
前記第二の複数のアンテナ素子は、前記第一の複数のアンテナ素子内にクラスタを形成し、
前記第二の複数のアンテナ素子は、前記第一の面に、前記第一の複数の平面アンテナ素子の間に置かれて配置され、
前記第二の複数の平面アンテナ素子は、前記第一の周波数帯域とは異なる第二の周波数帯域で作動するように構成され、
前記第一の複数の素子は、低周波数帯域で動作する低周波アンテナ素子であり、
前記第二の複数の素子は、高周波数帯域で動作する高周波アンテナ素子であり、
前記第一の複数の素子と前記第一の有効グランド面の間の第一の間隔は、前記第二の複数の素子と前記第二の有効グランド面の間の第二の間隔と異なる、ことを特徴とするアレー。
【請求項１５】
請求項１３記載のアレーであって、
前記第一の有効グランド面が前記第一の間隔から前記第二の有効グランド面を規定する前記第二の間隔へ移行するところであるグランド面段差部分を更に有する、ことを特徴とするアレー。
【請求項１６】
放射素子のアレーであって、
第一の面に互いに隣接してアレー状に配置された第一の複数のアンテナ素子と、
互いに隣接したアレー構造の第二の複数の平面アンテナ素子と、
前記第一の複数のアンテナ素子用の第一の有効グランド面と、
前記第二の複数のアンテナ素子用の第二の有効グランド面と、を有し、
前記第一の複数の平面アンテナ素子は、第一の周波数帯域で作動するように構成され、
前記第二の複数のアンテナ素子は、前記第一の面に、前記第一の複数の平面アンテナ素子の間にインターレースされて配置され、
前記第二の複数の平面アンテナ素子は、前記第一の周波数帯域とは異なる第二の周波数帯域で作動するように構成され、
前記第一の複数の素子と前記第一の有効グランド面の間の第一の間隔は、前記第二の複数の素子と前記第二の有効グランド面の間の第二の間隔と異なり、
前記第二の有効グランド面は、前記第二の複数のアンテナ素子と前記第一の有効グランド面の間に置かれた低周波通過選択面である、ことを特徴とするアレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレー・アンテナの分野に係り、特に、非常に広い帯域幅を持ったアレー・アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相配列アンテナ・システム（ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ  ａｎｔｅｎｎａ  ｓｙｓｔｅｍ）は、アンテナ技術において良く知られている。このようなアンテナは、一般的に、複数の放射素子から構成される。これら複数の放射素子は、相対的な位相及び振幅に関して個々に制御可能である。アレー・アンテナのアンテナ・パターンは、個々の要素のジオメトリと要素間の選択された位相／振幅関係とによって、選択的に決定される。このようなアンテナ・システム用の典型的な放射素子は、ダイポールでも、スロットでも、他の適切な構造でもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、アレー用途に適した様々な新しい平面（ｐｌａｎａｒ）アンテナ素子が開発されている。このような素子の一例は、「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｐｈａｓｅｄ  Ａｒｒａｙ  Ａｎｔｅｎｎａ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」というタイトルのＭｕｎｋらによる米国特許出願第０９／７０３，２４７号（以下、「Ｍｕｎｋ」）に開示されている。Ｍｕｎｋは、優れた広帯域特性を持つ平面型アンテナ放射素子について開示している。優れた広帯域幅を得るために、Ｍｕｎｋは隣接するダイポール・アンテナ素子の対向端間に静電結合を使用する。Ｍｕｎｋらの設計を採用したアンテナ素子を用いれば、９〜１（９−ｔｏ−１）のオーダの帯域幅が実現される。更に調整を加えることで、１０〜１（１０−ｔｏ−１）の帯域幅が実現される可能性もあることが分析により示されている。しかし、これは、この特定の設計を用いて得られ得る限界のように見える。Ｍｕｎｋらのアンテナ素子は位相配列アンテナに対して非常に広い帯域幅を有するが、１０〜１（１０−ｔｏ−１）を超えるより広い帯域幅を持った位相配列アンテナへの継続的な必要性及び要望が存在する。比較的挟帯域の位相配列アンテナの帯域幅を増やすための過去の努力は、例えば周波数レンジを複数の帯域に分割するなどの様々な手法を用いている。
【０００４】
例えば、Ｗｏｎｇらに対する米国特許第５，４８５，１６７号は、多層ダイポール・アレーを用いた多周波数位相配列アンテナに関する。Ｗｏｎｇらにおいて、複数層のダイポール・ペア・アレーが設けられ、各々が異なる周波数帯域に合わせられる。これらの層は、送信／受信方向に沿って、最も高い周波数のアレーが次に最も低い周波数アレーの前にくるといったように、互いに対して積み重ねられる。Ｗｏｎｇらにおいては、格子状に配列された平行なワイヤから構成された高帯域グランド・スクリーンが、高帯域ダイポール・アレーと低帯域ダイポール・アンテナの間に配置される。
【０００５】
Ｗｏｎｇのように多層を利用する手法には２つの欠点がある。二重層を利用すると、多層アンテナの埋め込まれた相互接続によって要素を製造し接続するのがより難しくなる。第二に、多層アンテナにおいては、上の要素が（よりグランド面に近い）下の要素に対して若干の閉塞を提供する。さらに、Ｗｏｎｇらに記載された従来のダイポール・アレーは、比較的狭い帯域幅を有し、この構成は純然たる結果として依然十分に広帯域のアレーを提供することができない。したがって、１０〜１（１０−ｔｏ−１）を越える帯域幅を持つ広帯域アレー・アンテナにおける改良に対する継続的な必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、放射素子の単一アレーに関する。アレー構造の第一の面の第一の複数のアンテナ素子は、第一の周波数帯域で作動するように構成される。アレー構造の第二の複数の平面アンテナ素子は、第二の周波数帯域で作動するように構成される。また、第二の複数のアンテナ素子は、第一の面に配置される。第一の複数のアンテナ素子用に第一の有効グランド面が設けられ、第二の複数のアンテナ素子用に第二の有効グランド面が設けられる。第一の複数の素子と第一の有効グランド面の間の第一の間隔は、第二の複数の素子と第二の有効グランド面の間の第二の間隔と異なる。一実施形態によれば、第二の複数の素子は、第一の複数の素子内に配置されたクラスタ状に互いに隣接する。
【０００７】
また、本アレーは、第一及び第二の複数のアンテナ素子に接続された複数のＲＦ供給点と、供給点において放射素子に印加されるＲＦの位相及び／又は振幅を制御するコントローラとを更に有し得る。この構造により、本アレーを必要に応じてスキャンすることができるため、受信した又は送信したＲＦエネルギを方向付けることができ、有益的である。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第一の複数の素子を低周波数帯域で動作する低周波アンテナ素子とし、第二の複数の素子を高周波数帯域で動作する高周波アンテナ素子とすることができる。その場合、第一の間隔は第二の間隔より大きい。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、第二の複数のアンテナ素子が高周波クラスタ又はアンテナ素子を規定することができる。このような複数の高周波クラスタは、第一の複数のアンテナ素子の間に配置することができる。高周波クラスタの各々は、同じ周波数帯域で作動するように構成されてもよく、あるいは、他の高周波クラスタとは異なる周波数帯域用に構成されてもよい。
【００１０】
第一の有効グランド面が第一の間隔から第二の有効グランド面を規定する第二の間隔へ移行するところにグランド面段差部分を設けることができる。あるいは、第二の有効グランド面が、第二の複数のアンテナ素子と第一の有効グランド面の間に置かれた低周波通過選択面であってもよい。いずれの場合においても、第一及び第二の複数のアンテナ素子が配置された第一の面と各素子群用の個々の有効グランド面との間に少なくとも１つの誘電層が置かれることが好ましい。
【００１１】
一実施形態によれば、第一及び第二の複数のアンテナ素子のうち少なくとも１つは、細長い本体部分と、この細長い本体部分の一端に接続された拡大幅端部とを有し得る。アンテナ素子のうち隣接する素子の拡大幅端部は相互に入り込む部分を有する。より具体的には、複数のアンテナ素子を隣接する複数のダイポール素子から構成し、各ダイポール素子の一端を隣接するダイポール素子の対応する一端と静電結合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の様々な特徴及び利点は、図面を参照するとより容易に理解できる。図面において、同じ参照数字は同じ構造上の要素を示す。
【実施例】
【００１３】
図１及び２は、デュアル・バンド単層アンテナ・アレー１００を示す。図２は、アレー１００の上面図であり、図１は、図２のライン１−１で切った横断面図である。アレー１００は、グランド面１０２と、面１０４上に配置された複数のアンテナ素子（図示せず）とから成る。グランド面１０２と面１０４の間に規定された体積に誘電体１１０が設けられる。複数のアンテナ素子供給点がアレー１００の複数のアンテナ素子の各々について設けられることが好ましいが、便宜上図１及び２では省略されている。
【００１４】
好ましい実施形態によれば、第一の複数の低周波アンテナ素子がアレーのエリア１０６に配置され、第二に複数の高周波アンテナ素子がアレーのエリア１０８に配置されることが好ましい。グランド面１０２は、エリア１０６の真下の第一の複数のアンテナ素子用の第一の有効グランド面部分１１２と、エリア１０８の真下に設けられた第二の複数のアンテナ素子用の第二の有効グランド面部分１１４とを有する。
【００１５】
図１に示すように、第一の有効グランド面部分１１２と面１０４の間の第一の間隔ａは、第二の有効グランド面部分１１４と面１０４の間の第二の間隔ｂに比してより大きい。第一の有効グランド面部分１１２が第一の間隔ａから第二の有効グランド面１１４を規定する第二の間隔ｂへ移行するところにグランド面段差部分１１６が設けられる。
【００１６】
当業者には明らかなように、エリア１０６において間隔ａが大きくなると、アレー１０のこの部分において低周波アンテナ素子を適正に作動させることが容易となる。逆に、エリア１０８において間隔ｂが小さくなると、高周波アンテナ素子を適正に作動させることが容易となる。各ケースにおいて選択された特定の間隔は、一般的に、例えば、作動周波数、アンテナ素子の厚さ、特定の誘電体１１０の誘電率などの様々な要因によって決定される。
【００１７】
本発明において用いられる特定の誘電体２０６は、厳格ではなく、一般的に使用されている様々な誘電体の中の任意のものをこの目的に使用することができる。しかし、低損失誘電体が好ましい。例えば、誘電体２０６として用いることができる材料の適切なクラスの１つは、ＲＴ／ｄｕｒｏｉｄ（Ｒ）６００２（誘電率：２．９４、損失角：０．００９）やＲＴ／ｄｕｒｏｉｄ（Ｒ）５８８０（誘電率：２．２、損失角：０．０００７）などの組成に基づくポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。これらの製品は、いずれも、米国アリゾナ州チャンドラー、８５２２６、Ｓ．ルーズベルト通り１００番地のＲｏｇｅｒｓ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社の高性能回路材料（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）部門から入手可能である。しかし、本発明は、この事項に制限されない。
【００１８】
図１及び２に示すアレー構造は有益的である。なぜなら、２つの別々の周波数帯域用のアンテナ・アレーを一体化させ、面１０４によって規定された共通面に２セットのアンテナ素子群を備えた単一のデュアル・バンド・アレーを作ることができるからである。高周波アンテナ素子の周波数応答を低周波アンテナ素子の応答がカットオフするところの近くから開始するように設計することにより、明らかにより広い帯域幅を持つアンテナを提供することができる。上記構造の利点にもかかわらず、このようなアレーにおいて従来の挟帯域のアンテナ素子が用いられると、依然として、全体として幾分制限された帯域幅がもたらされる。特に、各アレーにおいて用いられる高周波及び低周波のアンテナ素子の個々の周波数レンジが制限されることにより、最終的なアレーの合成帯域幅が制限される、
上記制限は、適正なアンテナ素子を選択することによって克服することができ、広帯域性能の別の利点が実現できる。ここに参考文献として組み込まれる「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｐｈａｓｅｄ  Ａｒｒａｙ  Ａｎｔｅｎｎａ  ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」というタイトルのＭｕｎｋらによる米国特許出願第０９／７０３，２４７号（以下、「Ｍｕｎｋら」）は、このようなダイポール・アンテナ素子について開示している。便宜上、これら素子の一実施形態を図８に示す。したがって、第一及び第二の複数のアンテナ素子の少なくとも一方は、図８の素子７０２に類似した構造を有するダイポール・ペアを有し得る。例えば、ダイポール・ペアは、細長い本体部分８０２と、この細長い本体部分の一端に接続された拡大幅端部８０４とを有することができる。アンテナ素子の中の隣接する素子の拡大幅端部は、相互に入り込む部分８０６を有する。結果として、各ダイポール素子の端部は、隣接するダイポール素子の対応する端部と静電結合することができる。本アレーにおいて用いられる低周波素子は、図８に図示したようなジオメトリ及び構造を有することが好ましいが、低周波数帯域における作動に適したサイズに適宜することができる。
【００１９】
アレー状に用いられるとき、Ｍｕｎｋらのダイポール素子は、非常に広帯域な性能を提供することが分かっている。このようなアンテナ素子の広帯域性能は、本発明を利するのに用いることができる。特に、Ｍｕｎｋらに記載されたタイプの高周波数帯域素子及び低周波数帯域素子は、図１及び２に関して説明したアレー状に配置することができる。
【００２０】
一般的に、Ｍｕｎｋらのアンテナ・コンセプトは、個々のダイポール・アンテナ素子が隣接するアンテナ素子と静電結合することから恩恵を受けている。図１及び２において、高周波クラスタを低周波アレーの中央に配置することにより、この結合と干渉し得る不連続が作られる。この不連続は、アンテナ・システム全体において適正な予防策が取られないと、低周波帯域アレーの性能に負の影響を与え得る。
【００２１】
低周波アレーの劣化は、高周波アレーによって作られた不連続が低周波アレーの波長に対して比較的小さい場合、最小限とすることができる。一般的に、低周波アレーにおける比較的小さい不連続エリアは、アレーの性能に厳しい影響を与えない。
【００２２】
低周波アレーを実質的に劣化させることなく高周波アレーによって占められ得る不連続の精密な最大エリアは、実験的に又はコンピュータ・モデル化を用いて求めることができる。しかし、高周波アレーによって作られた不連続は、約２波長平方より小さいことが好ましい。この波長は、低周波アレーの作動周波数に基づいて求めることができる。
【００２３】
上記制限は、高周波アレーによって作られる不連続を規定するエリアの好ましい最大サイズを制限する。例えば、この要因は、図２のエリア１０８のサイズを制限する。高周波アレーを形成するのに追加的な高周波アンテナ阻止が必要な場合、第一の不連続から幾分離れた低周波アレーに別の不連続を設ける必要がある。
【００２４】
図３及び４は、図１及び２の構造に類似した別の実施形態に係るデュアル・バンド単層アレー３００を示す。図４は、アレー３００の上面図であり、図３は、ライン３−３で切った断面図である。図３及び４に示すように、アレー３００は、高周波素子がクラスタ化された複数のエリア１０８を有し得る。
【００２５】
図３及び４の構造に関連した１つの困難さは、（電気的に）長い距離が高周波アレーを形成する２以上の不連続エリア１０８を分離し得ることである。これは、すべての高周波素子が同時に単一のアレーを形成するのに用いられている場合、格子ローブ（ｇｒａｔｉｎｇ  ｌｏｂｅ）問題を導き得る。しかし、この問題は、高周波クラスタのエリア１０８のパターンが非周期的であるところで最小化することができる。一般的に言えば、非周期的格子状に並べられた素子のアレーは、従来の長方形又は三角形の格子に比して、互いにより離して配置することができるため、同じ格子ローブ無しのスキャンが実現される。
【００２６】
格子ローブは、アレーのビームが余計にスキャンされたときに現れ得る位相アレーの主ビームの数学的イメージである。これは、素子間隔に依存する。素子が半波長離された場合、その周波数において、アレーの前の半球のどこでもビームをスキャンすることができる（±９０度）。素子を一波長離すと、可視スペースのエッジに格子ローブが宿り、ビームのあらゆるスキャンは格子ローブを完全に可視スペース内へ持って行く。非周期的格子により、素子は離されて配置され、依然として格子ローブの無いスキャンを可能にする。例えば、エリア１０８の高周波素子のクラスタは、格子ローブ問題を生ぜずに一波長以上離すことができる。非周期的格子の利益は、本技術分野では一般的に知られているが、ここに記載したような適用のされ方は一般的には行われていない。
【００２７】
図５は、デュアル・バンド単層アプローチの別の実施形態の横断面図である。図６は、図５のデュアル・バンド・アレーの上面図である。図５に示すように、周波数選択面５０２によって、アレーに高周波素子用の有効グランド面を設けることができる。銅被覆加工などによって形成された従来通りの金属製グランド面によって、アレーに低周波素子用の第二の有効グランド面５０４を設けることができる。図１及び２に関連して既に記載した適切な誘電体をグランド面５０４と周波数選択面５０２の間に設けることができる。同様に、適切な誘電体を周波数選択面５０２とアンテナ素子が配置された面５０８の間に設けることができる。
【００２８】
周波数選択面５０２は、低周波アレー１０４に関連した低周波を通すように設計されるが、素子７０２が作動するより高い周波数レンジ用に不透明である（すなわち、バンドストップとして機能する）あらゆる層から構成し得る。この点、周波数選択面の周波数応答における予想ロールオフの原因を説明するために高周波素子７０２の作動レンジよりも幾分高いバンドストップ周波数レンジを有するように周波数選択面を設計することが望ましい場合もある。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、本技術分野では知られているように、従来のワイヤ又はスロット構造を周波数選択面５０２に用いることができる。適切な周波数選択面５０２の実際の設計は、参考文献：Ｂｅｎ  Ａ．Ｍｕｎｋ「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ」、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ，＆  Ｓｏｎｓ、Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ  ２０００、に良く書かれている。しかし、本発明は、ここに開示された具体的な周波数選択面に限定されない。したがって、他の周波数選択面もこの目的に用いることができる。
【００３０】
図７は、高周波ダイポール素子７０２及び低周波ダイポール素子７０４が織り交ぜられた（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ）構成を示す面５０８の拡大概略図である。低周波素子７０４及び高周波素子７０２は、図示するような間隔が空けられた行及び列からなる別々の二重極性グリッド・パターンに並べることができる。ＲＦを個々の素子７０２、７０４と送受信する供給点７０６、７０８が設けられる。
【００３１】
図５〜７の実施形態において、第一及び第二の複数のアンテナ素子は、エリア１０８に形成されたクラスタとして並べられずに、織り交ぜられることが好ましい。このインターレース・アプローチは、非周期的クラスタへの必要性を排除し、低周波アレーに不連続を作ることを回避する。これは利点となり得る。なぜなら、格子ローブに関連する潜在的問題の一部が回避されるからである。このインターレース・アプローチの欠点は、低周波及び高周波素子７０４、７０２の双方が非常に接近した位置関係にあり、潜在的に互いに結合し得る点である。少なくとも、基板上にエッチングされた比較的高い周波数のアンテナ素子は、素子がどのように作動するのかについて影響を与え得る。例えば、低周波素子内に囲まれた２〜３個の高周波素子は、孤立した同じ高周波素子と同じようには必ずしも動作しない。よって、図１〜４のクラスタ化アプローチの利益及び欠点を考慮し、特定のアレーの実際の設計の一部としてトレードオフすることができる。特定の用途について最良の実施形態は、一般的に、満たされるべき要件に依存する。
【００３２】
複数の低周波素子７０４の間に置かれた高周波素子７０２の数は、作動周波数と低周波及び高周波素子それぞれの周波数帯域幅とに依存する。図７においては、隣接する低周波素子７０４の間に高周波素子７０６が４つだけ設けられている。しかし、本発明は、これに限定されず、他の構成も可能である。
【００３３】
デュアル・バンド・オペレーション用の放射素子７０２、７０４の具体的なジオメトリ又は種類は、厳格ではない。しかし、好ましい実施形態によれば、Ｍｕｎｋらに開示されたようなジオメトリ及び特性を有するアンテナ素子を用いれば、非常に広い帯域幅を実現することができる。便宜上、Ｍｕｎｋらに記載された素子の一実施形態を図８に示す。しかし、他の種類のアンテナ素子もこの目的に使うことができることは明らかである。アンテナ素子７０４は、類似したジオメトリ及び構造から成ることが好ましいが、低周波動作帯域に適合するように適切なサイズにされる。
【００３４】
図９は、図１〜７のアレー・アンテナをどのように使用できるかの一例である。アレーによって形成されたビームのスキャンを制御するフィード・コントローラ９０２が、従来通り、設けられる。フィード・コントローラ９０２は、アレーを送受信機機へつなげる。フィード・コントローラ９０２は、従来通り、ビームのスキャンを制御する個々のアンテナ素子の供給点と接続された供給線及び位相シフト器を有する。
【００３５】
当業者には明らかなように、上記実施形態は、単に、本発明の用途を表す多くの具体的実施形態を例示したものである。当業者は、本発明の範囲を逸脱せずに、多くの代替的構成を容易に案出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】単一の高周波クラスタを有するデュアル・バンド単層アレーの横断面図である。
【図２】図１のデュアル・バンド単層アレーの上面図である。
【図３】複数の高周波クラスタを有するデュアル・バンド単層アレーの横断面図である。
【図４】図３のアレーの上面図である。
【図５】デュアル・バンド単層アレーの別の実施形態の横断面図である。
【図６】図５のアレーの上面図である。
【図７】高周波素子及び低周波素子の織り交ぜられた構成を示す概略図である。
【図８】図１〜６のアレーと共に用いるための広帯域アンテナ素子の一例を示すのに有用な図である。
【図９】位相配列アレー・アンテナの一例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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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８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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