(57)【要約】  マイクロストリップ・アンテナは、１つの誘電体層を有し、一方側に導電接地平面が配置され、誘電体層の他方側には隔置された放射パッチのアレイが配置される。放射パッチは、ストリップ線路要素を介して給電端子と相互接続される。電磁エネルギーに応答して、アンテナ内に高次の定在波が誘起され、指向性ビームがアンテナから送信および／またはアンテナで受信される。二重モードの実施形態は、定在波のノードが直交して配置されたストリップ線路の交差部に発生して、信号の干渉偏波レベルおよび２つの動作モード間の漏話を最低限に抑えるように構成される。
2007533281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された導電接地平面と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された放射パッチのアレイと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された少なくとも１つのストリップ線路とを備えるアンテナ。
【請求項２】
電磁エネルギーに応答して、前記アンテナ内に高次の定在波が誘起されるように、前記パッチおよびストリップ線路がサイズおよび位置決定される、請求項１に記載のアンテナ（１００〜３３００）。
【請求項３】
前記アンテナが平面である、請求項１に記載のアンテナ（１００〜３３００）。
【請求項４】
前記接地平面に電気的に接続された少なくとも１つの給電手段、および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項５】
前記接地平面に電気的に接続された第１の導電要素、および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチに電気的に接続された第２の導電要素を有する少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項６】
プローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、および前記接地平面および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチに電気的に接続されたマイクロストリップ線路のうち少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項７】
少なくとも２つの給電手段をさらに備え、それぞれが、プローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、およびマイクロストリップ線路のうち１つを備え、各給電手段が、前記接地平面、および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチに対角線上で電気的に接続される、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項８】
前記パッチが等しい行および列の正方形アレイで配置構成される、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１３００）。
【請求項９】
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、前記少なくとも１つのストリップ線路の少なくとも１つから実質的に直角に延在する少なくとも１つの調整スタブをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００）。
【請求項１０】
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記ストリップ線路が、第１のグループの平行なストリップ線路と第２のグループの平行なストリップ線路との間に割り当てられ、前記第１のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路が、前記第２のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路に対して実質的に直角に向けられ、前記第１のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続する、請求項１に記載のアンテナ（４００〜８００）。
【請求項１１】
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記ストリップ線路が、第１のグループの平行なストリップ線路と第２のグループの平行なストリップ線路との間に割り当てられ、前記第１のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路が、前記第２のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路に対して実質的に直角に向けられ、前記第１のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記アンテナがさらに、パッチの各コーナーから外方向に延在する１つの調整スタブを備える、請求項１に記載のアンテナ（４００〜６００）。
【請求項１２】
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記ストリップ線路が、第１のグループの平行なストリップ線路と第２のグループの平行なストリップ線路との間に割り当てられ、前記第１のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路が、前記第２のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路に対して実質的に直角に向けられ、前記第１のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記アンテナがさらに、４つのパッチそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つの調整スタブを備える、請求項１に記載のアンテナ（８００）。
【請求項１３】
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記ストリップ線路が、第１のグループの平行なストリップ線路と第２のグループの平行なストリップ線路と第３のグループのストリップ線路との間に割り当てられ、前記第１のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路が、前記第２のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路に対して実質的に直角に向けられ、前記第３のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路が、前記第１および第２のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路に対して実質的に４５°に向けられ、前記第１のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、４つのパッチの少なくとも１つのグループについて、前記アンテナがさらに、前記少なくとも１つのパッチ・グループを構成する前記４つのパッチのそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つの調整スタブを備え、前記第３のグループのストリップ線路からの１つのストリップ線路が、各調整スタブを２つの最も近い調整スタブのそれぞれと相互接続する、請求項１に記載のアンテナ（１０００）。
【請求項１４】
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記ストリップ線路が、第１のグループの平行なストリップ線路と第２のグループの平行なストリップ線路と第３のグループのストリップ線路との間に割り当てられ、前記第１のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路が、前記第２のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路に対して実質的に直角に向けられ、前記第３のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路が、前記第１および第２のグループのストリップ線路にある前記ストリップ線路に対して実質的に４５°に向けられ、前記第１のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのストリップ線路が、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、４つのパッチの少なくとも１つの第１のグループについて、前記アンテナが、前記少なくとも１つのパッチ・グループを構成する前記４つのパッチのそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つのショート・スタブ（ｓｈｏｒｔ  ｓｔｕｂ）をさらに備え、前記第３のグループのストリップ線路からの１つのストリップ線路が、各ショート・スタブを２つの最も近いショート・スタブのそれぞれと相互接続し、４つのパッチの少なくとも１つの第２のグループについて、前記アンテナが、前記少なくとも１つのパッチ・グループを構成する前記４つのパッチのそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つの調整スタブをさらに備え、前記第３のグループのストリップ線路からの１つのストリップ線路が、各調整スタブを２つの最も近い調整スタブのそれぞれと相互接続し、各調整スタブが、前記個々のストリップ線路および調整スタブの前記相互接続ポイントを越えて延在する、請求項１に記載のアンテナ（１３００）。
【請求項１５】
前記アンテナが、第１の側および第２の側を画定する直線アレイ・アンテナであり、前記アンテナが少なくとも３つのパッチを含み、それぞれが前記第１の側の近傍の第１のコーナー、および前記第２の側の近傍の第２のコーナーを画定し、２つの隣接するパッチ間で、前記ストリップ線路が各パッチの第１のコーナーを隣接するパッチの第２のコーナーと電気的に相互接続し、これら２つのストリップ線路が交差し、前記アンテナが、１つのパッチの少なくとも１つのコーナーから外方向に延在する少なくとも１つの調整スタブをさらに備え、このコーナーもストリップ線路に接続される、請求項１に記載のアンテナ（１６００）。
【請求項１６】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのストリップ線路を通って少なくとも１つのパッチに電気的に接続される少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００〜３３００）。
【請求項１７】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に電気的に接続された第１の導電要素、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのストリップ線路を通って少なくとも１つのパッチに電気的に接続される第２の導電要素を有する少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００〜３３００）。
【請求項１８】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、プローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、および前記接地平面に、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのストリップ線路を通って少なくとも１つのパッチに電気的に接続されるマイクロストリップ線路のうち少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００〜３３００）。
【請求項１９】
少なくとも２つの給電手段をさらに備え、それぞれがプローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、およびマイクロストリップ線路のうち１つを備え、各給電手段が、電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのストリップ線路を通って少なくとも１つのパッチに対角線上で電気的に接続される、請求項１に記載のアンテナ（２３００，２９００，３２００）。
【請求項２０】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに接続された複数のストリップ線路に接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００，２１００，２５００）。
【請求項２１】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに接続された複数のストリップ線路に接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段をさらに備え、前記送信線路が前記誘電体層の前記第２の側の中心に配置される、請求項１に記載のアンテナ（１９００，２５００）。
【請求項２２】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに接続された複数のストリップ線路に接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段をさらに備え、前記送信線路が、前記パッチのアレイの外側で前記誘電体層の前記第２の側に配置される、請求項１に記載のアンテナ（２１００）。
【請求項２３】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および複数の実質的に平行な第１のストリップ線路に接続された第１の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第１の給電手段であって、前記第１の送信線路が、前記第１のストリップ線路に対して実質的に直角で、前記パッチのアレイの外側に位置決めされる第１の給電手段と、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および複数の実質的に平行な第２のストリップ線路に接続された第２の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第２の給電手段であって、前記第２の送信線路が、前記第２のストリップ線路に対して実質的に直角で、前記パッチのアレイの外側に位置決めされ、前記第１のストリップ線路が前記第２のストリップ線路に対して実質的に直角である第２の給電手段とをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（２３００，２９００）。
【請求項２４】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および少なくとも１つのパッチのそれぞれの少なくとも１つの第１のコーナーに接続された複数の実質的に平行な第１のストリップ線路に接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段であって、前記送信線路が、前記パッチのアレイ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置される少なくとも１つの給電手段と、
少なくとも１つのパッチのそれぞれの少なくとも１つの第２のコーナーに接続された複数の実質的に平行な第２のストリップ線路であって、前記第１のストリップ線路が前記第２のストリップ線路に対して実質的に直角であり、前記第１のコーナーが前記第２のコーナーに直径方向で対向する第２のストリップ線路とをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（２７００）。
【請求項２５】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および複数の実質的に平行な第１のストリップ線路に接続された第１の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第１の給電手段であって、前記第１の送信線路が前記第１のストリップ線路に対して実質的に直角であり、前記パッチのアレイ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置される第１の給電手段と、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および複数の実質的に平行な第２のストリップ線路に接続された第２の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第２の給電手段とをさらに備え、前記第２の送信線路が前記第２のストリップ線路に対して実質的に直角であり、前記パッチのアレイ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置され、前記第１のストリップ線路が前記第２のストリップ線路に対して実質的に直角であり、前記第２の送信線路が、ほぼ前記第１の送信線路と第２の送信線路の交差部に構成されたブリッジをさらに備え、前記ブリッジが、電磁エネルギーを前記第２の送信線路を越えて送電するために、前記第１の送信線路の各側で前記第２の送信線路から前記誘電体内に形成された開口部、前記接地平面、および第２の誘電体を通って、前記第２の誘電体上に配置されたマイクロストリップへと延在するビアを備える、請求項１に記載のアンテナ（２９００）。
【請求項２６】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および複数の実質的に平行な第１のストリップ線路に接続された第１の送信線路の第１および第２の部分を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第１の給電手段であって、前記第１の送信線路が前記第１のストリップ線路に対して実質的に直角であり、前記パッチのアレイ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置される第１の給電手段と、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および複数の実質的に平行な第２のストリップ線路に接続された第２の送信線路の第１および第２の部分を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第２の給電手段であって、前記第２の送信線路が前記第２のストリップ線路に対して実質的に直角であり、前記パッチのアレイ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置され、前記第１のストリップ線路が前記第２のストリップ線路に対して実質的に直角である第２の給電手段と、
前記第１の送信線路と第２の送信線路との間の電磁エネルギーの送信が実質的に禁止されるように、前記第１の送信線路の前記第１の部分と第２の部分との間に電気的導通性（ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）を提供し、前記第２の送信線路の前記第１の部分と第２の部分との間に電気的導通性を提供するように構成された方向性カプラとをさらに備え、該カプラが、
前記第１の送信線路の前記第１の部分に接続された第１の端、および前記第２の送信線路の前記第１の部分に接続された第２の端を画定する第１のマイクロストリップ長手区間（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｓｅｃｔｉｏｎ）と、
前記第１の送信線路の前記第２の部分に接続された第１の端、および前記第２の送信線路の前記第２の部分に接続された第２の端を画定する第２のマイクロストリップ長手区間と、
前記第１の長手区間の前記第１の端と前記第２の長手区間の前記第１の端との間に接続された第１のマイクロストリップ端接続区間と、
前記第１の長手区間の前記第２の端と前記第２の長手区間の前記第２の端との間に接続された第２のマイクロストリップ端接続区間と、
前記第１の長手区間の中間区間と前記第２の長手区間の中間区間との間に接続された中間マイクロストリップ接続区間とを備え、前記第１、第２および中間の接続区間は、前記第１および第２の長手区間の中心線が約１／４波長だけ隔置され、前記第１の接続区間と中間接続区間の前記中心線が約１／４波長だけ隔置され、前記第２の接続区間と中間接続区間の前記中心線が約１／４波長だけ隔置されるようにサイズを決定され、前記第１および第２の長手区間および前記中間区間の幅が、インピーダンスをＸと仮定して決定され、前記第１および第２の端接続区間の幅が、インピーダンスを約２Ｘと仮定して決定され、Ｘが約２５〜１００オームである、請求項１に記載のアンテナ（３２００）。
【請求項２７】
第１の送信線路の第１の部分と第２の部分との間に電気的導通性を提供し、第２の送信線路の第１の部分と第２の部分との間に電気的導通性を提供し、したがって前記第１の送信線路と第２の送信線路との間の電磁エネルギーの送電が実質的に禁止されるように構成された平面マイクロストリップ方向性カプラであって、
前記第１の送信線路の前記第１の部分に接続された第１の端、前記第２の送信線路の前記第１の部分に接続された第２の端を画定する第１のマイクロストリップ長手区間と、
前記第１の送信線路の前記第２の部分に接続された第１の端、前記第２の送信線路の前記第２の部分に接続された第２の端を画定する第２のマイクロストリップ長手区間と、
前記第１の長手区間の前記第１の端と前記第２の長手区間の前記第１の端との間に接続された第１のマイクロストリップ端接続区間と、
前記第１の長手区間の前記第２の端と前記第２の長手区間の前記第２の端との間に接続された第２のマイクロストリップ端接続区間と、
前記第１の長手区間の中間点と前記第２の長手区間の中間点との間に接続された中間マイクロストリップ接続区間とを備え、前記第１、第２および中間の接続区間は、前記第１および第２の長手区間の中心線が約１／４波長だけ隔置され、前記第１の接続区間と中間接続区間の前記中心線が約１／４波長だけ隔置され、前記第２の接続区間と中間接続区間との前記中心線が約１／４波長だけ隔置されるようにサイズを決定され、前記第１および第２の長手区間および前記中間区間の幅が、インピーダンスをＸと仮定して決定され、前記第１および第２の端接続区間の幅が、インピーダンスを約２Ｘと仮定して決定され、Ｘが約２５〜１００オームであるカプラ。
【請求項２８】
前記第１および第２の長手区間の前記第１および第２の端がそれぞれ、約４５°の角度で面取りされる、請求項２７に記載のカプラ。
【請求項２９】
マイクロストリップ・アレイ・アンテナであって、
単層の誘電材料と、
前記誘電材料の第１の側に隣接する接地平面と、
前記第１の側とは反対側の前記誘電材料の第２の側に隣接する複数のパッチと、
給電端子と、
前記給電端子を前記複数のパッチのそれぞれに物理的に接続する複数のストリップ線路導体とを備え、前記パッチの間に空洞が形成され、前記ストリップ線路および前記接地平面は、前記空洞内に定在波が形成され、それにより前記ストリップ線路導体のそれぞれに定在波のいくつかのノードが存在するように構成されるアンテナ。
【請求項３０】
マイクロストリップ・アレイ・アンテナを設計するための方法であって、
接地平面を平面誘電体の第１の側に取り付けるステップと、
放射パッチ、給電端子、および前記給電端子を前記放射パッチのそれぞれに接続する関連の導電材料を、前記第１の側とは反対側の前記平面誘電体の第２の側に構成するステップとを含み、複数のノードを有する定在波を前記パッチと前記関連する導電材料と前記接地平面の間の空洞内に確実に形成し、前記定在波の少なくともいくつかのノードが、前記関連する導電材料の位置と一致するものである方法。
【請求項３１】
前記関連する導電材料がストリップ線路として構成される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
マイクロストリップ・アレイ・アンテナを設計するための方法であって、
接地平面を平面誘電体の第１の側に取り付けるステップと、
放射パッチ、給電端子、および前記給電端子を前記放射パッチのそれぞれに接続する関連の導電材料を、前記第１の側とは反対側の前記平面誘電体の第２の側に構成するステップとを含み、複数のノードを有する定在波を前記パッチと前記関連する導電材料と前記接地平面の間の空洞内に確実に形成して前記放射パッチ上に電磁力の所定の分布を提供する方法。
【請求項３３】
前記関連する導電材料がストリップ線路として構成され、前記所定の分布が実質的に均一である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記関連する導電材料がストリップ線路として構成され、前記所定の分布がテーパ状になり、サイドローブ・エネルギー分布を最小限にする、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナであって、
単層の誘電材料と、
前記誘電材料の第１の側に隣接する接地平面と、
前記第１の側とは反対側で前記誘電材料の第２の側に隣接する複数のパッチであって、動作モードに使用される前記パッチの全部が同じ物理的サイズである複数のパッチと、
給電端子と、
前記給電端子を前記複数のパッチのそれぞれに直接相互接続する複数のストリップ線路導体とを備えるアンテナ。
【請求項３６】
ＥＭ（電磁）エネルギーを第１および第２のエネルギー源とその個々のエネルギー・シンク（ｓｉｎｋｓ）との間に分配するための方法であって、前記第１および第２のエネルギー源が、同じ面にあるが異なる角方位を有する第１および第２の組の交差導体を介してその個々のエネルギー・シンクに物理的に接続され、
前記交差導体の面に隣接する共振空洞を提供するステップと、
前記第１および第２のＥＭ源から前記第１および第２の角方位の第１および第２の定在波を生成するステップとを含み、それにより前記第１および第２の定在波のノードが、前記第１および第２の組の交差導体のうち少なくともいくつかの交差部で発生し、したがって２モードの励起が相互から独立するものである方法。
【請求項３７】
前記交差導体がストリップ線路である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
アンテナであって、
接地平面と、
放射アレイ要素、信号源端子、および前記放射パッチと前記信号源端子を相互接続する関連の導電材料を含む表面区域と、
前記接地平面と、ＥＭ（電磁）力を前記アンテナに加えると、前記放射アレイ要素と前記関連する導電材料との両方に存在するノードを有する定在波を生成するように構成された前記表面区域との間にある共振信号空洞とを備えるアンテナ。
【請求項３９】
前記放射アレイ要素が導電材料のパッチであり、前記関連する導電材料がストリップ線路要素を備える、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
マイクロストリップ平面アレイ・アンテナであって、
平面アレイ内の複数の放射アレイ要素と、
前記平面アレイ内の給電端子と、
前記平面アレイ内の複数の関連する導電材料要素であって、これにより前記給電端子が前記複数の実質的に同一サイズのパッチのそれぞれに物理的に接続される導電材料要素と、
自身内に形成された定在波が、２つの垂直および水平ストリップ線路の交差ポイントにノードを有するように構成された前記平面アレイに隣接する共振空洞とを備えるアンテナ。
【請求項４１】
前記放射アレイ要素が、放射パッチであって、最大指向性のために実質的に同一のサイズであり、
前記関連する導電材料要素がストリップ線路である、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
円および直線偏波ビーム信号に使用することが修正せずに可能であるマイクロストリップ単平面アレイ・アンテナであって、
平面アレイ内の複数の放射パッチと、
前記平面アレイ内の第１および第２の給電端子と、
前記平面アレイ内の第１および第２の組のストリップ線路導体であって、前記給電端子がそれぞれ、複数の十字形交差部を形成するように、異なった角方向に向けられている前記第１および第２の組のストリップ線路導体で、前記複数の実質的に同一サイズのパッチのそれぞれに物理的に接続される第１および第２の組のストリップ線路導体と、
自身内に形成された定在波が、前記ストリップ線路の十字形交差部および前記放射パッチの大部分と一致するノードを有するように構成された前記平面アレイに隣接する共振空洞とを備えるアンテナ。
【請求項４３】
前記放射パッチが、最大指向性のために実質的に同一のサイズである、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
パッチが正方形である、請求項４１または４３に記載のアンテナ。
【請求項４５】
共振空洞と並置された所与の面内に放射パッチおよび信号源端子を含むマイクロストリップ・アレイ・アンテナの送信効率を上昇させる方法であって、
複数の導電ストリップで源端子を前記放射パッチのそれぞれに電気的に接続するステップと、
前記共振空洞内で発生した定在波が、モード励起方法で前記導電ストリップの大部分の交差ポイントにノードを有し、それにより漏話レベルが最低になるようにアンテナ要素を構成するステップとを含む方法。
【請求項４６】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された導電接地平面と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された放射パッチのアレイと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、前記パッチのアレイの各パッチの少なくとも１つのコーナーと電気的に相互接続する少なくとも１つの相互接続要素とを備えるアンテナ。
【請求項４７】
前記少なくとも１つの相互接続要素および前記パッチが、実効的に定在波を含む漏出空洞の１つの表面を画定する、請求項４６に記載のアンテナ。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの相互接続要素が、前記誘電体層によって境界を決定された空洞内に形成された定在波の電力の流れを案内するように動作する、請求項４６に記載のアンテナ。
【請求項４９】
前記少なくとも１つの相互接続要素が、前記パッチとの関連で動作してアンテナ帯域幅を画定する、請求項４６に記載のアンテナ。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの相互接続要素が、前記パッチとの関連で動作し、前記誘電体層の前記境界内に形成された空洞の定在波共振周波数を画定する、請求項４６に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
放射パッチと給電源との間にＥＭ（電磁）力を分配するために漏洩空洞（ｌｅａｋｙ  ｃａｖｉｔｙ）内に含まれる単一誘電体層マルチパッチのマイクロストリップ・アレイ・アンテナ設計。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、概して、アンテナに関し、特にマイクロストリップ・アレイ・アンテナに関する。
【０００３】
世界中で直接衛星放送サービスの数が大幅に増加し、したがって、このような放送サービスを受信する容量を有するアンテナに対する世界的な需要も増大している。この需要の増大には通常、当技術分野で周知の反射器、すなわち「皿状」アンテナで応えてきた。反射器アンテナは一般的に、静止衛星または赤道衛星からのテレビ・チャンネル信号の送波のような放送サービスを受信するために住宅環境で使用される。しかし、反射器アンテナにはいくつかの欠点がある。例えば、住宅で使用するには嵩張り、比較的高価である。さらに、反射器アンテナには給電アセンブリによる給電漏出および開口閉塞が避けられず、これは反射器アンテナの開口効率を大幅に低下させ、通常は開口効率がわずか約５５％になってしまう。
【０００４】
マイクロストリップ・アンテナなどの代替アンテナは、反射器アンテナに関連する不都合の多くを克服する。例えば、マイクロストリップ・アンテナの方が反射器アンテナより必要とする空間が小さく、製造が単純で費用が少なく、プリント回路技術との適合性が高い。マイクロストリップ・アレイ・アンテナ、すなわちマイクロストリップのアレイを有するマイクロストリップ・アンテナは、高い指向性を必要とする用途に使用することができる。しかし、マイクロストリップ・アレイ・アンテナは通常、複雑なマイクロストリップ給電網を必要とし、これは全体的なアンテナ損に対して有意の給電損に寄与する。さらに、多くのマイクロストリップ・アレイ・アンテナは、単一偏波に、および直線偏波ビームのみの送信または受信に制限される。このような欠点は、放送サービスが円偏波ビームのみを使用して提供される世界の多くの地域で、特に重大である。このような場合、サービスの受信者はより効率が低く、より高価で嵩張る反射器アンテナ、または偏波器を使用するマイクロストリップ・アレイ・アンテナに頼らなければならない。しかし、偏波器はアンテナに追加の電力損を導入し、比較的低品質の放射線パターンを生成する。さらに、二重偏波が必要な場合は、単一偏波の２つのアンテナが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
次に、必要とされているのは、低コストで、単純に製造され、コンパクトで高い開口効率を有し、複雑な給電網を必要とせず、単一または二重偏波の直線偏波または円偏波ビームを送受信するように容易に適応することができるアンテナである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明は、低コスト、コンパクトで、高い開口効率を有し、複雑な給電網を必要とせず、二重偏波の直線偏波または円偏波ビームを送受信するように容易に適応することができるアンテナを提供する。そのために、本発明のマイクロストリップ・アンテナは、一方側に導電性接地平面が配置された誘電性単層、および漏洩空洞を形成するために誘電体層の他方側に配置され、隔置された放射パッチのアレイを含む。電磁エネルギーに応答して、指向性ビームをアンテナで送受信する。
【０００７】
本発明およびその利点をさらに完全に理解するために、次に添付の図面との組合せで以下の説明を参照する。
【実施例】
【０００８】
以下の図面の説明においては、図示された特定の要素はわかりやすくするために必ずしも正確に縮尺したものではなく、同様または類似の要素はいくつかの図面を通して同じ参照番号で示される。
【０００９】
以降では２タイプのアンテナについて説明する。一方は、単モード動作用の１つの給電部を有する直線偏波アンテナである。この実施形態では、十字形または交差するストリップ線路導体は必要とされず、構造は比較的単純である。他方は相互に独立して動作可能な２つの入力給電部がある二重モードアンテナであり、パッチを給電コネクタに接続する十字形または交差するストリップ線路導体を有する。
【００１０】
二重モード構成では、アンテナが重ねられた２つのアンテナとして作用する。このようなアンテナは、２つの給電端子を使用することができ、一方の端子のストリップ線路導体は他方の端子のストリップ線路導体に対して直交する。アンテナの各パッチは、パッチの一方のコーナーで、または２つの直交モードを励起することができる他のポイントで第１の方向のストリップ線路導体に接続され、隣接するコーナーまたはポイントで第２の方向（直交）のストリップ線路導体に接続される。この実施形態では、パッチおよびストリップ線路導体は、定在波のノードがストリップ線路の交差部と一致して、干渉偏波レベルおよび漏話を低下させるように配置される。各ストリップ線路導体に定在波ノードが発生すると、予め定められた、または予め画定された所望の電界分布を生成する。
【００１１】
アンテナの最大指向性のためには、放射パッチ間に電力を均一に分配するように設計される。均一な電界分布になるように構成すると、全てのパッチが同じ物理的サイズになり、全ての相互接続ストリップ線路が同じ寸法を保持することができ、それ故、設計プロセスおよび製造公差が大幅に単純化する。これは、最大指向性のために放射パッチ間で比較的均一な電界分布を獲得するために放射パッチ要素を相互接続するストリップ線路にいくつかの異なるパラメータを必要とする先行技術の設計とは対照的である。
【００１２】
他方で、用途によっては、指向性を最適値から低下させねばならなくても、サイドローブを減少させるために放射パッチにわたるテーパ状分布が好ましい。
【００１３】
本明細書で提示するような二重モード・アンテナは、２つの直交する直線偏波放射線、または給電区域を多少修正して、２つの直交する円偏波（すなわち、右手および左手）放射を生成することができる。二重モード・アンテナは、他方のポートを使用しないことによって、単純に単モード動作に使用できることが認識される。最適な結果にするために、二重モード・アンテナでは、放射パッチが二回対称（ｔｗｏ−ｆｏｌｄ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）を有しなければならないことも認識されたい。
【００１４】
ストリップ線路導体、あるいは当技術分野では単にストリップ線路は、漏洩空洞の表面の一部を形成し、それ故、放射パッチ要素間の電力の流れ（ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）を容易にしながら、空洞の共振周波数に影響を及ぼす。ストリップ線路は、アンテナの効率を最大限にするために他の要素を最小限に抑えながら、漏洩した電力を所望の方向、すなわち放射に振り向けるように、電力の流れを適切に案内する作用をする。先行技術のアンテナでは、ストリップ線路は、進行波を給電部（ｆｅｅｄ）から放射パッチへと伝達させる導電路として働く。本明細書の文脈では、ストリップ線路がチャネルとして働いて、パッチと給電部をブリッジし、したがってエネルギーが前後に流れ、それ故、チャネル・ブリッジ上に何らかの形態の定在波が生じる。本書でこれ以降使用するストリップ線路という言葉は、さらに空洞を囲み、接地平面（ｇｒｏｕｎｄ  ｐｌａｎｅ）の反対側で誘電体表面上に存在し、進行波、定在波または２つの組合せの形態である電力の流れを案内するために使用される放射パッチ以外の任意の導電材料に適用される。
【００１５】
定在波および進行波の両方を使用するこのような単一誘電体層のアンテナ（ｓｉｎｇｌｅ−ｄｉｅｌｅｔｒｉｃ  ｌａｙｅｒ  ａｎｔｅｎｎａ）で可能な複数の実施形態に鑑みて、単純な構成から複雑な構成まで、複数の構成を図示し、以下のパラグラフで説明する。
【００１６】
他に明記しない限り、λｏは自由空間内のＥＭエネルギー・ビームの波長である（すなわち、λｏ＝ｃ／ｆで、ここで、ｃは自由空間内の光の速度、ｆはビームの周波数である）と理解され、λεは誘電媒体内のＥＭエネルギー・ビームの波長である（すなわち、λε＝ｖ／ｆで、ここで、ｖは誘電媒体内の光の速度である）と理解される。さらに、本明細書では、「ストリップ」、「パッチ」、「ストリップ線路」、「スタブ」および「伝送線」と呼ばれる要素は、誘電マイクロストリップを構成すると理解され、これは約１ミル（０．００１インチ＝０．０２５４ｍｍ）の厚さを有することが好ましい。接地平面および縁部導体（ｅｄｇｅ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）も約１ミルの厚さを有することが好ましいが、個々のアンテナに構造的支持を提供するために、所望に応じてこれより厚くてもよい（例えば０．１２５インチ＝３．１７５ｍｍ）。厚さは、通常、マイクロストリップ、接地平面、または縁部導体が個々に結合される誘電体表面に対して直角の方向に測定されることを理解されたい。
【００１７】
さらに、他に明記しない限り、（ケーブル以外で）本発明により使用される誘電材料は、比較的低い誘電率を有する機械的に安定した材料から製造することが好ましいことに留意されたい。誘電体層は、所望の誘電率を提供するために適切に多層にすることができる。複合体であっても、そうでなくても、１つの誘電体層は、０．００３λεと０．０５０λεの間の厚さを有することが好ましいが、帯域幅を広くするために、これより厚くてもよい。
【００１８】
さらに、本明細書では、高次の定在波という場合、これは基本モード以外のモードを画定する高次の定在波の１つを含むことに留意されたい。
【００１９】
さらに、本明細書では（他に指示しない限り）、接地平面、縁部導体、マイクロストリップ（例えばストリップおよびパッチ）などは、銅、アルミ、銀および／または金のような導電材料を備えることが好ましいことに留意されたい。本明細書で、このような導電材料を誘電材料に結合すると言及した場合、これは従来のプリント回路、めっき、転写、モノリシック・マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）技術、化学エッチング技術、または任意の他の適切な技術を使用して達成できることが好ましい。例えば、化学エッチング技術によると、誘電体層を上述した導電材料の１つに被覆することができる。次に、従来の化学エッチング技術を使用して、導電材料を誘電体層から選択的にエッチングで除去し、それによって本明細書で説明する任意のマイクロストリップ・パターンを画定する。適宜、非常に薄い（例えば１．５ミル）熱ボンド薄膜で結合部を生成するなど、任意の適切な技術を使用して、導電材料を有する前述の誘電体の表面に第２の誘電体層を結合することができる。
【００２０】
さらに、本発明の以下の説明では、計算および解析の使用に言及することに留意されたい。例えば、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ（Ｖｏｌ．４３、ｐｐ．８９２−８９５、１９９５年８月）で発表した「Ｐｌａｎａｒ  ｄｕａｌ−ｂａｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ  ａｎｔｅｎｎａ」と題した論文でＣ．  Ｓ．  Ｌｅｅ、Ｖ．  ＮａｌｂａｎｄｉａｎおよびＦ．  Ｓｃｈｗｅｒｉｎｇが、および１９９８年に南メソジスト大学電気工学部の博士論文として発表された「Ｄｏｕｂｌｅ−ｌａｙｅｒ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ  Ａｎｔｅｎｎａ」で、Ｔ．  Ｈ．  Ｈｓｉｅｈが説明した空洞モデルおよび積率法（ｍｏｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）などである。これらの論文は両方とも、参照により全体が本明細書に組み込まれ、以降ではまとめて「ＬｅｅおよびＨｓｉｅｈ」と呼ぶ。
【００２１】
（中程度の利得のアンテナ用途（基地局アンテナ用））
図１〜図３
図１および図２を参照すると、参照番号１００は、ビームを送受信する本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ１００は、ほぼ正方形の誘電体層１１２を含むことが好ましい。層１１２の幅１０２および長さ１０２は、以下で説明する使用パッチの数および間隔によって決定され、パッチ１２０の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ１０２ａだけ延在することが好ましい。
【００２２】
図２で最も明瞭に示すように、誘電体層１１２は、導電接地平面１１６が結合されている底側１１２ａ、および導電放射パッチ１２０のアレイおよび中心放射パッチ１２２が結合された上側１１２ｂを画定して、誘電体層１１２内でパッチ１２０、１２２、ストリップ線路１２４および接地平面１１６の間に放射空洞を形成する。図１に戻ると、パッチ１２０および１２２はほぼ正方形の形状であり、それぞれが４つのコーナー１２０ａおよび４つの放射縁１２０ｂを有し、各縁は約０．５０λεの長さ１２０ｃを有することが好ましい。パッチ１２０および１２２は、１つのコーナー１２０ａまたは２つの対角線上に対向したコーナー１２０ａを介して、実質的に平行な導電ストリップ線路１２４のアレイと電気的に相互接続する。４つの調整スタブ（ｔｕｎｉｎｇ  ｓｔｕｂｓ）１２６が２つのストリップ線路１２４から直角に延在する。パッチ１２０および１２２は、約１．０λεの中心間距離１６０だけ隔置することが好ましい。パッチ１２０および１２２は、パッチ１２０および１２２の同数の列と行を有することが好ましい上面１１２ｂ上の正方形のアレイとして配置構成することが好ましく、これは図１に、５列および５行のパッチ１２０および１２２を有し、合計で２５個のパッチ１２０および１２２がアンテナ１００を構成する正方形のアレイとして例示されている。各ストリップ線路１２４の幅１８４および各スタブ１２６の幅および長さは、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。アンテナ１００には、接地平面１１６を中心パッチ１２２に電気的に接続して、望ましくないモードの励起を抑制する短縮ピン（ｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ  ｐｉｎ）１７８を配置することが好ましい。アンテナ１００には、接地平面１１６をパッチ１２０に接続して、望ましくないモードの励起をさらに抑制する追加の短縮ピン（図示せず）も配置することができる。あるいは、場合によっては、１つまたは全ての短縮ピン２８をアンテナ１００から削除することが好ましいことがある。
【００２３】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ１２０および１２２、ストリップ線路１２４、スタブ１２６、開口部１５０、および中心間距離１６０の寸法は、誘電体１１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁１２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉し、高い指向性のような所望のアンテナ特性を与えるように個々に計算される。パッチ１２０および１２２の数はアンテナ１００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ１００のサイドローブのレベルは、放射要素１２０間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ１２０および１２２のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。以上の計算および解析は、例えば、ＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル法および積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００２４】
ビームを送受信するために、従来のＳＭＡ（超小型Ａ）プローブ１７０を設ける。各ＳＭＡプローブ１７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ１００へおよび／またはアンテナ１００から送出するために、接地平面１１６に電気的に接続された外部導体１７２、および中心パッチ１２２に電気的に接続された内部（または給電）導体１７４を含む。プローブ１７０は、ストリップ線路１２４の近傍にあるパッチ１２２の対角線に沿って位置決めされ、アンテナ１００のインピーダンス整合を最適化する。プローブ１７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、以上の接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体１７４と中心パッチ１２２との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ１７０が接地平面１１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ１００に接続されていないＳＭＡプローブ１７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００２５】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ１００を使用することができる。ビームを受信するためにアンテナ１００を使用する方法を例示するために、アンテナ１００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ１００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面１１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ１００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部１５０を通過して定在波を誘起し、これは誘電体層１１２内で共振する。誘電体層１１２によって画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ＳＭＡプローブ１７０を通してデコーダ（図示せず）などの受信器と連絡する（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ）。アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ１００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ１００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【００２６】
本発明は、多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図１および図２に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ１２０を設けるか、本発明のアンテナ１００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ１２０の数を減少させることができる。図１および図２の実施形態は、電気通信セルで使用するために三角形の構造で構成することができる。スタブ１２６を再構成して、代替実施形態を形成することができ、その１つを図３に関して以下でさらに詳細に例示し、説明する。
【００２７】
図３は、本発明の代替実施形態による単モード・アンテナ３００の詳細を示す。アンテナ３００はアンテナ１００のそれと同一である多くの要素を含むので、それらの要素は同じ参照番号で言及し、さらに詳細には説明しない。図３の実施形態によると、図１の実施形態とは対照的に、４つのスタブ１２６が２つのスタブ３２６で置換され、これは中心パッチ１２２の対角線上に延在する線に沿って外側に延在する。図３に図示されたアンテナ３００の動作は、それ以外は、図１に図示されたアンテナ１００の動作と実質的に同様である。
【００２８】
図４〜図７
図４および図５を参照すると、参照番号４００は、ＥＭビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ４００は、ほぼ正方形の誘電体層４１２を含むことが好ましい。層４１２の幅４０２および長さ４０２は、以下で説明する使用パッチの数によって決定され、パッチ４２０の外縁を越えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ４０２ａだけ延在することが好ましい。
【００２９】
図５で最も明瞭に示すように、誘電体層４１２は、導電接地平面４１６が結合されている底側４１２ａ、および導電放射パッチ４２０のアレイおよび中心放射パッチ４２２が結合された上側４１２ｂを画定して、誘電体層４１２内でパッチ４２０および４２２とストリップ線路４２４および４２４と接地平面４１６との間に共振空洞を形成する。図４に戻ると、パッチ４２０および４２２はほぼ正方形の形状であり、それぞれが４つのコーナー４２０ａおよび４つの放射縁４２０ｂを有し、各縁は約０．５０λεの長さ４２０ｃを有する。図４で見られるように、パッチ４２０および４２２は、コーナー４２０ａを介して、実質的に平行な水平の導電ストリップ線路４２４のアレイおよび誘電体層４１２に結合された実質的に平行な垂直の導電ストリップ線路４２６のアレイと電気的に相互接続する。４つの調整スタブ４２８が、中心パッチ４２２のコーナー４２０ａから、および水平ストリップ線路４２４および垂直ストリップ線路４２６から対角線上外側に延在し、これも誘電体層４１２に結合される。パッチ４２０および４２２は、１．０λεよりわずかに小さい中心間距離４６０だけ隔置することが好ましい。パッチ４２０および４２２は、上面４１２上に正方形のアレイとして配置構成され、（図４で水平に対して４５°の角度で見て）奇数の同数の行および列のパッチ４２０および４２２を有することが好ましく、これは、図４に、５列および５行のパッチ４２０および４２２を有し、合計で２５個のパッチ４２０および４２２がアンテナ４００を構成する正方形アレイとして例示されている。各ストリップ線路４２４および４２６の幅４８４（図４）および各スタブ４２８の幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。アンテナ４００には、接地平面４１６を中心パッチ４２２に電気的に接続して、望ましくないモードの励起を抑制する短縮ピン４７８を配置することが好ましい。アンテナ４００には、接地平面４１６をパッチ４２０に接続して、望ましくないモードの励起をさらに抑制する追加の短縮ピン（図示せず）も配置することができる。あるいは、場合によっては、１つまたは全ての短縮ピン４７８をアンテナ４００から削除することが好ましいことがある。
【００３０】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ４２０および４２２、ストリップ線路４２４および２４６、スタブ４２８、開口部４５０、および中心間距離４６０の寸法は、誘電体４１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁４２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように個々に計算される。
【００３１】
パッチ４２０および４２２の数はアンテナ４００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ４００のサイドローブのレベルは、放射要素４２０間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ４２０および４２２のサイズおよび位置および給電スキーム（ｆｅｅｄｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅ）によって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素４２０間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層４１２には、パッチ４２０および４２２および接続ストリップ線路４２４および４２６内に電界ゼロ・ポイントがある。上記の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えば、ペンシルバニア州ピッツバーグにあるＡｎｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明される積率法などの技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００３２】
好ましくは、ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ４７０を設ける。各ＳＭＡプローブ４７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ４００へおよび／またはアンテナ４００から送出するために、接地平面４１６に電気的に接続された外部導体４７２、および中心パッチ４２２に電気的に接続された内部（または給電）導体４７４を含む。プローブ４７０は、ストリップ線路４２４および４２６の近傍にあるパッチ４２２の対角線に沿って位置決めされ、アンテナ４００のインピーダンス整合を最適化し、漏話および干渉偏波を低減する。プローブ４７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体４７４と中心パッチ４２２との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ４７０が接地平面４１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ４００に接続されていないＳＭＡプローブ４７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００３３】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ４００を使用することができる。ビームを受信するためにアンテナ４００を使用する方法を例示するために、アンテナ４００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ４００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面４１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ４００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部４５０を通過して定在波を誘起し、これは誘電体層４１２内で共振する。誘電体層４１２によって画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ＳＭＡプローブ４７０を通してデコーダ（図示せず）などの受信器と連絡する（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ）。
【００３４】
アンテナ４００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【００３５】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ４００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ４００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【００３６】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図４および図５に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ４２０を設けるか、本発明のアンテナ４００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ４２０数を減少させることができる。使用するパッチ数を減少させる実施形態が、アンテナ６００によって図６および図７で例示される。別の例では、ＥＭビームの送受信の単モード動作で、２つのＳＭＡプローブ４７０のうち一方を除去する（または取り付けない）ことができる。アンテナ４００は、円偏波（ＣＰ）ＥＭビームの送受信にも使用することができる。場合によっては、アンテナ４００から短縮ピン４７８を削除することが好ましいことがある。
【００３７】
図８〜図９
図８および図９を参照すると、参照番号８００は、ＥＭビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ８００は、ほぼ正方形の誘電体層８１２を含むことが好ましい。層８１２の幅８０２および長さ８０２は、以下で説明する使用パッチ８２０の数によって決定され、パッチ８２０の外縁を越えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ８０２ａだけ延在することが好ましい。
【００３８】
図９で最も明瞭に示すように、誘電体層８１２は、導電接地平面８１６が結合されている底側８１２ａ、および導電放射パッチ８２０のアレイおよび４つの中心放射パッチ８２２が結合された上側８１２ｂを画定して、誘電体層８１２内でパッチ８２０および８２２とストリップ線路８２４、８２６と接地平面８１６との間に共振空洞を形成する。図８に戻ると、パッチ８２０および８２２はほぼ正方形の形状であり、それぞれが４つのコーナー８２０ａおよび４つの放射縁８２０ｂを有し、各縁は約０．５０λεの長さ８２０ｃを有する。図８で見られるように、パッチ８２０および８２２は、コーナー８２０ａを介して、実質的に平行な水平の導電ストリップ線路８２４のアレイ、および誘電体層８１２に結合された実質的に平行な垂直の導電ストリップ線路８２６のアレイと電気的に相互接続する。調整スタブ８２８が各中心パッチ８２２のコーナー８２０ａから外側に対角線上をアンテナ８００の中心に向かって延在する。スタブ８２８も誘電体層８２に結合される。パッチ８２０および８２２は、１．０λεよりわずかに小さい中心間距離８６０だけ隔置することが好ましい。パッチ８２０および８２２は、上面８１２ｂ上に正方形のアレイとして配置構成され、（図８で水平に対して４５°の角度で見て）偶数の同数の行および列のパッチ８２０および８２２を有することが好ましく、これは図８に、４列および４行のパッチ８２０および８２２を有し、合計で１６個のパッチ８２０および８２２がアンテナ８００を構成する正方形アレイとして例示されている。各ストリップ線路８２４および８２６の幅８８４（図８）および各スタブ８２８の幅および長さは、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。アンテナ８００には、接地平面８１６を各中心パッチ８２２に電気的に接続して、望ましくないモードの励起を抑制する短縮ピン８７８を配置することが好ましい。アンテナ８００には、接地平面８１６をパッチ８２０に接続して、望ましくないモードの励起をさらに抑制する追加の短縮ピン（図示せず）も配置することができる。あるいは、場合によっては、１つまたは全ての短縮ピン８７８をアンテナ８００から削除することが好ましいことがある。
【００３９】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ８２０および８２２、ストリップ線路８２４および８２６、スタブ８２８、開口部８５０、および中心間距離８６０の寸法は、誘電体８１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁８２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように個々に計算される。
【００４０】
パッチ８２０および８２２の数はアンテナ８００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ８００のサイドローブのレベルは、放射要素８２０および８２２間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ８２０および８２２のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素８２０および８２２間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。上記の計算および解析は、例えば、ＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えば、Ａｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（ＴＭ）で説明される積率法などの技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００４１】
ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ８７０を設けることが好ましい。各ＳＭＡプローブ８７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ８００へおよび／またはアンテナ８００から送出するために、接地平面８１６に電気的に接続された外部導体８７２、および中心パッチ８２２に電気的に接続された内部（または給電）導体８７４を含む。それ故、２つのＳＭＡプローブ８７０は、選択された２つの隣接する中心パッチ８２２に接続される。プローブ８７０はストリップ線路８２４および８２６の近傍にある２つの選択された個々の中心パッチ８２２の対角線に沿って位置決めされ、アンテナ８００のインピーダンス整合を最適化し、漏話および干渉偏波を低減する。プローブ８７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体８７４と中心パッチ８２２との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ８７０が接地平面８１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ８００に接続されていないＳＭＡプローブ８７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介してテレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００４２】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ８００を使用することができる。ビームを受信するためにアンテナ８００を使用する方法を例示するために、アンテナ８００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ８００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面８１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ８００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部８５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層８１２内で共振する。誘電体層８１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ＳＭＡプローブ８７０を通してデコーダ（図示せず）などの受信器に接続する（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ）。
【００４３】
アンテナ８００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【００４４】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ８００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ８００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【００４５】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図８および図９に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ８２０を設けるか、本発明のアンテナ８００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ８２０の数を減少させることができる。別の例では、ＥＭビームの送受信の単モード動作で、２つのＳＭＡプローブ８７０のうち一方を除去する（または取り付けない）ことができる。アンテナ８００は、円偏波（ＣＰ）ＥＭビームの送受信にも使用することができる。
【００４６】
図１０〜図１２
図１０〜図１２を参照すると、参照番号１０００は、ＥＭビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ１０００は、ほぼ正方形の第１および第２の誘電体層１０１２および１０１４を含むことが好ましい。層１０１２および１０１４の幅１００２および長さ１００２は、以下で説明する使用パッチ１０２０および１０２２の数によって決定され、パッチ１０２０の外縁を越えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ１００２ａだけ延在することが好ましい。
【００４７】
図１１で最も明瞭に示すように、誘電体層１０１２は、導電接地平面１０１６が結合されている底側１０１２ａ、および導電放射パッチ１０２０のアレイおよび４つの中心放射パッチ１０２２が結合された上側１０１２ｂを画定して、誘電体層１０１２内でパッチ１０２０および１０２２とストリップ線路１０２４および１０２６と接地平面１０１６との間に共振空洞を形成する。第２の誘電体１０１４は誘電体１０１２の上側１０１２ｂに結合され、したがってパッチ１０２０および１０２２が誘電体１０１２と１０１４の間に挿入される。
【００４８】
図１２で最も明瞭に示すように、パッチ１０２０および１０２２はほぼ正方形の形状であり、それぞれが４つのコーナー１０２０ａおよび４つの放射縁１０２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ１０２０ｃを有する。図１２で見られるように、パッチ１０２０および１０２２は、コーナー１０２０ａを介して、実質的に平行な水平の導電ストリップ線路１０２４のアレイ、および誘電体層１０１２と１０１４の間に挿入された実質的に平行な垂直の導電ストリップ線路１０２６のアレイと電気的に相互接続する。誘電体層１０１２と１０１４の間に挿入されたスタブ１０２５が、各パッチ１０２０および１０２２のコーナー１０２０ａから、個々のストリップ線路１０２４および１０２６上に延在する。誘電体層１０１２と１０１４の間に挿入されたストリップ線路１０２７は、各スタブ１０２５を２つの最も近いスタブ１０２５に電気的に接続する。誘電体層１０１２と１０１４の間に挿入された調整スタブ１０２８が、インピーダンス整合のために、各中心パッチ１０２２の１つのスタブ１０２５からアンテナ１０００の中心に向かって外側に延在する。
【００４９】
パッチ１０２０および１０２２は、１．０λεよりわずかに小さい中心間距離１０６０だけ隔置することが好ましい。パッチ１０２０および１０２２は、上面１０１２ｂ上に正方形のアレイとして配置構成され、（図１０で水平に対して４５°の角度で見て）偶数の同数の行および列のパッチ１０２０および１０２２を有することが好ましく、これは、図１２に、４列および４行のパッチ１０２０および１０２２を有し、合計で１６個のパッチ１０２０および１０２２がアンテナ１０００を構成する正方形アレイとして例示されている。各ストリップ線路１０２４、１０２６および１０２７の幅１０８４（図１０）および各スタブ１０２５および１０２８の幅および長さは、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。アンテナ１０００には、任意選択で、接地平面１０１６を１つまたは複数のパッチ１０２０および／または１０２２に電気的に接続して、望ましくないモードの励起を抑制する短縮ピン（図示せず）を配置することができる。図示のような平面アンテナ内で１０２５のようなスタブを使用すると、インピーダンス整合を提供することに留意されたい。
【００５０】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ１０２０および１０２２、ストリップ線路１０２４、１０２６および１０２７、スタブ１０２５および１０２８、開口部１０５０、および中心間距離１０６０の寸法は、誘電体１０１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁１０２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。パッチ１０２０および１０２２の数はアンテナ１０００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ１０００のサイドローブのレベルは、放射要素１０２０および１０２２間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ１０２０および１０２２のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素１０２０および１０２２間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層１０１２および１０１４内には、パッチ１０２０および１０２２および接続ストリップ線路１０２４および１０２６内に電界ゼロ・ポイントがある。上記の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えば、Ａｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明される積率法などの技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００５１】
ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ１０７０を設けることが好ましい。図１１で最も明瞭に示されるように、各ＳＭＡプローブ１０７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ１０００へおよび／またはアンテナ１０００から送出するために、接地平面１０１６に電気的に接続された外部導体１０７２、および接地平面１０１６および２つの中心パッチ１０２２内に形成された開口部を通して延在する内部（または給電）導体１０７４を含み、パッチ１０２３に電気的に接続される。パッチ１０２３は正方形であることが好ましく、その側部は約２ミリメートル（ｍｍ）〜約５ｍｍ、典型的には約２．５ｍｍ〜約４．５ｍｍ、好ましくは約３ｍｍの長さを有する。それ故、２つのＳＭＡプローブ１０７０は、選択された２つの隣接する中心パッチ１０２２に接続される。プローブ１０７０はストリップ線路１０２４および１０２６の近傍にある２つの選択された個々の中心パッチ１０２２の対角線に沿って位置決めされ、アンテナ１０００のインピーダンス整合を最適化し、漏話および干渉偏波を低減する。プローブ１０７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体１０７４と選択された中心パッチ１０２２との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ１０７０が接地平面１０１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ１０００に接続されていないＳＭＡプローブ１０７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介してテレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００５２】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ１０００を使用することができる。ビームを受信するためにアンテナ１０００を使用する方法を例示するために、アンテナ１０００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ１０００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面１０１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ１０００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部１０５０（図１１）を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層１０１２内で共振する。誘電体層１０１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ＳＭＡプローブ１０７０を通してデコーダ（図示せず）などの受信器に接続する（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄ）。
【００５３】
アンテナ１０００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【００５４】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ１０００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ１０００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【００５５】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図１０〜図１２に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ１０２０を設けるか、本発明のアンテナ１０００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ１０２０の数を減少させることができる。別の例では、ＥＭビームの送受信の単モード動作で、２つのＳＭＡプローブ１０７０のうち一方を除去する（または取り付けない）ことができる。アンテナ１０００は、円偏波（ＣＰ）ＥＭビームの送受信にも使用することができる。
【００５６】
図１３〜図１５
図１３〜図１５を参照すると、参照番号１３００は、ＥＭビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ１３００は、ほぼ正方形の第１および第２の誘電体層１３１２および１３１４を含むことが好ましい。層１３１２および１３１４の幅１３０２および長さ１３０３は、以下で説明する使用パッチ１３２０および１３２２の数によって決定され、パッチ１３２０の外縁を越えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ１３０２ａだけ延在することが好ましい。
【００５７】
図１４で最も明瞭に示すように、誘電体層１３１２は、導電接地平面１３１６が結合されている底側１３１２ａ、および好ましくは、１２の外部導電放射パッチ１３２０（図１３）、８つの中間放射パッチ１３２１、および４つの内部放射パッチ１３２２のアレイが結合された上側１３１２ｂを画定して、誘電体層１３１２内でパッチ１３２０、１３２１および１３２２とストリップ線路１３２４および１３５２と接地平面１３１６との間に共振空洞を形成する。第２の誘電体１３１４は誘電体１３１２の上側１３１２ｂに結合され、したがってパッチ１３２０、１３２１および１３２２が誘電体１３１２と１３１４の間に挿入される。
【００５８】
図１５で最も明瞭に示すように、パッチ１３２０、１３２１および１３２２はほぼ正方形の形状であり、それぞれが４つのコーナー１３２０ａおよび４つの放射縁１３２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ１３２０ｃを有する。図１５で見られるように、パッチ１３２０、１３２１および１３２２は、コーナー１３２０ａを介して、誘電体層１３１２と１３１４の間に挿入された（図１３および図１５で見て）垂直および水平の導電ストリップ線路１３２４のアレイを通して電気的に相互接続される。ストリップ線路１３２４によって境界を決定され、パッチ１３２０、１３２１または１３２２を含まない各空間内に、パッチ間区域１３５２が画定される。誘電体層１３１２と１３１４の間に挿入されたスタブ１３２５が、個々のストリップ線路１３２４を通ってパッチ間区域１３５２内へと、少なくとも１つの内部パッチ１３２２によって境界を決定されたパッチ間区域１３５２に隣接する各パッチ１３２０、１３２１および１３２２の各コーナー１３２０ａから延在する。誘電体層１３１２と１３１４の間に挿入されたストリップ線路１３２６は、各スタブ１３２５を２つの最も近いスタブ１３２５に電気的に接続する。誘電体層１３１２と１３１４の間に挿入された調整スタブ１３２８が、インピーダンス整合のために、２つの中間パッチ１３２１および２つの内部パッチ１３２２によって境界を決定されたパッチ間区域１３５２に隣接する各パッチ１３２１および１３２２の各スタブ１３２５から延在する。
【００５９】
パッチ１３２０、１３２１および１３２２は、好ましくは約１．０λεの中心間距離１３６０だけ隔置される。パッチ１３２０、１３２１および１３２２は、上面１３１２ｂ上に正方形のアレイとして配置構成され、偶数の同数の行および列のパッチ１３２０、１３２１および１３２２を有することが好ましい。各ストリップ線路１３２４および１３２６の幅１３８４（図１３）および各スタブ１３２５および１３２８の幅および長さは、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。アンテナ１３００には、任意選択で、接地平面１３１６を１つまたは複数のパッチ１３２０、１３２１および／または１３２２に電気的に接続して、望ましくないモードの励起を抑制する短縮ピン（図示せず）を配置することができる。
【００６０】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ１３２０、１３２１および１３２２、ストリップ線路１３２４および１３２６、スタブ１３２５および１３２８、開口部１３５０および区域１３５２、および中心間距離１３６０の寸法は、誘電体１３１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁１３２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。パッチ１３２０、１３２１および１３２２の数はアンテナ１３００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ１３００のサイドローブのレベルは、放射要素１３２０、１３２１および１３２２間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ１３２０、１３２１および１３２２の位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素１３２０、１３２１および１３２２間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層１３１２内には、パッチ１３２０、１３２１および１３２２および接続ストリップ線路１３２４および１３２６および接地平面１３１６間に電界ゼロ・ポイントがある。上記の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えば、Ａｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明される積率法などの技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００６１】
ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ１３７０を設けることが好ましい。図１４で最も明瞭に示されるように、各ＳＭＡプローブ１３７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ１３００へおよび／またはアンテナ１３００から送出するために、接地平面１３１６に電気的に接続された外部導体１３７２、および接地平面１３１６および２つの内部パッチ１３２２内に形成された開口部を通して延在する内部（または給電）導体１３７４を含み、パッチ１３２３に電気的に接続される。パッチ１３２３は正方形であることが好ましく、その側部は約２ｍｍ〜約５ｍｍ、典型的には約２．５ｍｍ〜約４．５ｍｍ、好ましくは約３ｍｍの長さを有する。それ故、２つのＳＭＡプローブ１３７０は、２つの隣接する中心パッチ１３２２に接続される。プローブ１３７０はストリップ線路１３２４の近傍にある２つの選択された個々の中心パッチ１３２２の対角線に沿って位置決めされ、アンテナ１３００のインピーダンス整合を最適化し、漏話および干渉偏波を低減する。プローブ１３７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体１３７４と選択された中心パッチ１３２２との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ１３７０が接地平面１３１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ１３００に接続されていないＳＭＡプローブ１３７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介してテレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００６２】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ１３００を使用することができる。ビームを受信するためにアンテナ１３００を使用する方法を例示するために、アンテナ１３００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ１３００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面１３１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ１３００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部１３５０および区域１３５２を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層１３１２内で共振する。誘電体層１３１２により画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ＳＭＡプローブ１３７０を通してデコーダ（図示せず）などの受信器に接続する。
【００６３】
アンテナ１３００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【００６４】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ１３００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ１３００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【００６５】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図１３〜図１５に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ１３２０を設けるか、本発明のアンテナ１３００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ１３２０数を減少させることができる。別の例では、ＥＭビームの送受信の単モード動作で、２つのＳＭＡプローブ１３７０のうち一方を除去する（または取り付けない）ことができる。アンテナ１３００は、円偏波（ＣＰ）ＥＭビームの送受信にも使用することができる。
【００６６】
図１６〜図１８
図１６〜図１８を参照すると、参照番号１６００および１８００は、ＥＭビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する直線マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。直線アレイ・アンテナ１６００は、アレイの方向には細いビームだが、アレイに直角の方向には広いビームを生成するように構成される。アンテナ１６００は、ほぼ長方形の誘電体層１６１２を含むことが好ましい。層１６１２の長さ１６０２は、以下で説明する使用パッチ１６２０の数によって決定され、パッチ１６２０の外縁を越えて少なくとも０．５０λεの長さ１６０２ａおよび長さ１６０４ａだけ延在することが好ましい。
【００６７】
図１７で最も明瞭に示すように、誘電体層１６１２は、導電接地平面１６１６が結合されている底側１６１２ａ、および導電放射パッチ１６２０（図１６）および中心放射パッチ１６２２のアレイが結合された上側１６１２ｂを画定して、誘電体層１６１２内で、パッチ１６２０および１６２２とストリップ線路１６２０と接地平面１６１６との間に共振空洞を形成する。（図１７の接地平面１６１６は、誘電スラブの底面の区域全体を覆わなければならないことに留意されたい。）
【００６８】
図１６に戻ると、パッチ１６２０および１６２２はほぼ正方形の形状であり、それぞれが４つのコーナー１６２０ａおよび４つの放射縁１６２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ１６２０ｃを有する。図１６で見られるように、パッチ１６２０および１６２２は、誘電体層１６１２に結合されたコーナー１６２０ａおよび交差した導電ストリップ線路１６２４を介して電気的に相互接続される。２つの調整スタブ１６２８が、中心パッチ１６２２の２つのコーナー１６２０ａから外側に対角線上を延在し、これも誘電体層１６１２に結合される。パッチ１６２０および１６２２は、好ましくは１．０λεのよりわずかに小さい中心間距離１６６０だけ隔置される。パッチ１６２０および１６２２は、上面１６１２ｂ上に１列のアレイとして配置構成されることが好ましく、図１６では１つのパッチ１６２２の各側に２つのパッチ１６２０を有するように例示され、合計で５つのパッチ１６２０および１６２２がアンテナ１６００を構成する。各ストリップ線路１６２４の幅１６８４（図１６）および各スタブ１６２８の長さおよび幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。アンテナ１６００には、接地平面１６１６を中心パッチ１６２２に電気的に接続して、望ましくないモードの励起を抑制する短縮ピン１６７８（図示せず）を配置することが好ましい。アンテナ１６００には、望ましくないモードの励起をさらに抑制するために、接地平面１６１６をパッチ１６２０に接続する追加の短縮ピン（図示せず）も配置することができる。あるいは、場合によっては、アンテナ１６００から１つまたは全ての短縮ピン１６７８を削除することが好ましいことがある。
【００６９】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ１６２０および１６２２、ストリップ線路１６２４、スタブ１６２８、開口部１６５０、および中心間距離１６６０の寸法は、誘電体１６１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁１６２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。パッチ１６２０および１６２２の数はアンテナ１６００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ１６００のサイドローブのレベルは、放射要素１６２０および１６２２における電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ１６２０および１６２２のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素１６２０および１６２２における電界分布が、可能な限り均一であるものとする。上記の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えば、Ａｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明される積率法などの技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００７０】
ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ１６７０を設けることが好ましい。各ＳＭＡプローブ１６７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ１６００へおよび／またはアンテナ１６００から送出するために、接地平面１６１６に電気的に接続された外部導体１６７２、および中心パッチ１６２２に電気的に接続された内部（または給電）導体１６７４を含む。プローブ１６７０はストリップ線路１６５０の近傍にあるパッチ１６２２の対角線に沿って位置決めされ、アンテナ１６００のインピーダンス整合を最適化し、漏話および干渉偏波を低減する。プローブ１６７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体１６７４と中心パッチ１６２２との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ１６７０が接地平面１６１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ１６００に接続されていないＳＭＡプローブ１６７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介してテレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００７１】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ１６００を使用することができる。アンテナ１６００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面１６１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ１６００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部１６５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層１６１２内で共振する。誘電体層１６１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ＳＭＡプローブ１６７０を通してデコーダ（図示せず）などの受信器と接続する。
【００７２】
アンテナ１６００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【００７３】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ１６００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ１６００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【００７４】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図１６〜図１８に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ１６２０を設けるか、本発明のアンテナ１６００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ１６２０数を減少させることができる。また、アンテナ１６００は、円偏波（ＣＰ）ＥＭビームの送受信にも使用することができる。さらなる例では、誘電体層１６１２の外縁を導電箔で巻き、パッチ１６２０から隔置して、それによって縁導体を形成し、表面モード励起を減少させて、アンテナの利得を増大させることができる。場合によっては、アンテナ１６００から短縮ピン１６７８を削除することが好ましいことがある。
【００７５】
図１８に図示されたさらに別の変形では、２つのＳＭＡプローブ１６７０の一方を削除し（または取り付けず）、残りのスタブ１６２８に実質的に平行である１つのスタブ１６２８およびストリップ線路１６２４を結合しないことにより、アンテナ１８００は、ＥＭビームの送受信時に単モード動作に適応させることができる。
【００７６】
（非常に高い利得のアンテナ用途（直接放送衛星用など））
図１９〜図２０
図１９および図２０を参照すると、参照番号１９００は、ビームの送受信のような単モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ１９００は、ほぼ正方形の誘電体層１９１２を含む。層１９１２の幅１９０２および長さ１９０３は、等しくても異なってもよく、以下で説明する使用パッチの数によって決定され、パッチ１９２０の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ１９０２ａだけ延在することが好ましい。
【００７７】
誘電体層１９１２は、導電接地平面１９１６が結合されている底側１９１２ａ、および導電放射パッチ１９２０のアレイが結合された上側１９１２ｂを画定して、誘電体層１９１２内で、パッチ１９２０とストリップ線路１９２４と接地平面１９１６との間に共振空洞を形成する。パッチ１９２０は、ほぼ正方形の形状であり、４つのコーナー１９２０ａおよび４つの放射縁１９２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ１９２０ｃを有する。図１９で見られるように、パッチ１９２０は、１つのコーナー１９２０ａまたは２つの対向するコーナー１９２０ａを介して平行な垂直導電ストリップ線路１９２４のアレイと電気的に相互接続し、これは水平導電送信線路（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ）１９２６を介して電気的に相互接続される。ストリップ線路１９２４および送信線路１９２６は、誘電体層１９１２に結合される。パッチ１９２０は、好ましくは約１λεである（図１９で見て）垂直中心間距離１９６０だけ隔置される。パッチ１９２０は、上面１９１２ｂ上の複数の（図１９で見て）垂直の行で配置構成することが好ましく、これは図１９に水平の送信線路１９２６の上および下で相互に対してずれた８つの（図１９で見て）垂直の行１９２８（点線で図示）として例示され、各行が２つのパッチ１９２０を備え、合計で３２個のパッチ１９２０がアンテナ１９００を構成する。
【００７８】
各ストリップ線路１９２４の幅１９８４（図１９）は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。各送信線路１９２６は第１の部分１９２６ａ、第２の部分１９２６ｂおよび第３の部分１９２６ｃを含む。各第１の部分１９２６ａは、入力インピーダンスが約５０オームである場合に、約１００オームの特性インピーダンスを有するようなサイズであることが好ましい。各第２の部分１９２６ｂの幅および長さは、１／４波長変換器によって決定され、したがって給電線からの入来波（ｉｎｃｏｍｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌ）が実質的に伝達される。すなわち給電線路１９７４における入力インピーダンスが適切に整合されている。送信線路１９２６の各第３の部分１９２６ｃの幅および長さは、給電線路１９７４からの進行波が接合部１９２７ａおよび１９２７ｂで反射しないように決定される。したがって、各第３の部分１９２６ｃの長さは、接合部１９２７ａおよび１９２７ｂにおける進行波の位相差が可能な限り３６０°に近いことを確保するために、約１λεであることが好ましい。各第３の部分１９２６ｃの幅は、特性インピーダンスがストリップ線路１９２４の特性インピーダンスの約半分になるようなサイズであることが好ましい。
【００７９】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ１９２０、ストリップ線路１９２４および１９２６、開口部１９５０、および中心間距離１９６０の寸法は、誘電体１９１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁１９２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。パッチ１９２０の数はアンテナ１９００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ１９００のサイドローブのレベルは、放射縁１９２０ｂにおける電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ１９２０のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素１９２０間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層１９１２には電界ゼロ・ポイントがある。場合によっては、アンテナ１９００に、接地平面、パッチおよび／またはストリップ線路を相互に電気的に接続する１つまたは複数の短縮ピン（図示せず）を配置して、望ましくないモード励起を抑制することができる。以上の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えばＡｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明された積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００８０】
ビームの送受信のような単モード動作のために、従来のＳＭＡプローブ１９７０（図２０）を設ける。ＳＭＡプローブ１９７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ１９００へおよび／またはアンテナ１９００から送出するために、接地平面１９１６に電気的に接続された外部導体１９７２、および部分１９２６ａ間の送信線路１９２６に電気的に接続され、それに沿って中心に配置された内部（または給電）導体１９７４を含み、アンテナ１９００のインピーダンス整合および適切な放射線パターンを最適化する。プローブ１９７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体１９７４と中心パッチ１９２２との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ１９７０が接地平面１９１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ１９００に接続されていないＳＭＡプローブ１９７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００８１】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ１９００を使用することができる。ＥＭビームの送信時には、ＳＭＡプローブ１９７０からの入来信号（ｉｎｃｏｍｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌ）は、送信線路１９２６に沿って第１の部分１９２６ａを通る進行波として進み、第１の部分は、１／４波長変換器として作用し、ＥＭ電力を２つの岐路１９２６ｂおよび１９２６ｃおよび各岐路１９２６ｂおよび１９２６ｃの４つのストリップ線路１９２４へと最小の反射で送信する。ＥＭ電力は、ストリップ線路１９２４を通ってパッチ１９２０のアレイへと送信される。次に、パッチ１９２０およびストリップ線路１９２４の一部が、アンテナ１９００の開口部１９５０を通る放射が適切であるために、高次の定在波を誘起する。
【００８２】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ１９００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。それ故、例えば、アンテナ１９００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ１９００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面１９１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ１９００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部１９５０を通過して高次の定在波を誘起し、これは誘電体層１９１２内で形成された共振空洞内で共振し、ストリップ線路１９２４および送信線路１９２６を通してＥＭ電力をＳＭＡプローブ１９７０に渡す。次に、ＥＭ電力がＳＭＡプローブ１９７０からケーブル（図示せず）を通して渡され、デコーダ（図示せず）などの受信器に送出される。
【００８３】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図１９および図２０に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ１９２０を設けるか、本発明のアンテナ１９００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ１９２０の数を減少させることができる。
【００８４】
図２１〜図２２
図２１および図２２を参照すると、参照番号２１００は、ビームの送受信のような単モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ２１００は、ほぼ正方形の誘電体層２１１２を含む。層２１１２の幅２１０２および長さ２１０３（図２１）は、以下で説明するように使用パッチの数によって決定され、パッチ２１２０およびストリップ線路２１２６の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ２１０２ａだけ延在することが好ましい。
【００８５】
誘電体層２１１２は、導電接地平面２１１６が結合されている底側２１１２ａ、および導電放射パッチ２１２０のアレイが結合された上側２１１２ｂを画定して、誘電体層２１１２内で、パッチ２１２０とストリップ線路２１２４と接地平面２１１６との間に共振空洞を形成する。パッチ２１２０はほぼ正方形の形状であり、４つのコーナー２１２０ａおよび４つの放射縁２１２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ２１２０ｃを有する。パッチ２１２０は、１つのコーナー２１２０ａを介して４つの導電ストリップ線路２１２４のアレイの１つと電気的に相互接続し、これは導電ストリップ線路２１２６を介して電気的に相互接続される。ストリップ線路２１２４および送信線路２１２６は、誘電体層２１１２に結合される。パッチ２１２０は、好ましくは約１λεの（図２１で見て）垂直中心間距離２１６０だけ隔置される。パッチ２１２０は、上面２１１２ｂ上の複数の８つの行で配置構成することが好ましく、これは図２１にて行２１１４および２１１６で代表的に例示され、各行は４つのパッチ２１２０を備え、合計で３２個のパッチ２１２０がアンテナ２１００を構成する。各ストリップ線路２１２４の幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。各送信線路（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ）２１２６は、約５０オームの入力インピーダンスで約１００オームの特性インピーダンスを有するように構成することが好ましい第１の部分２１２６ａを含み、給電線路がＳＭＡプローブ２１７０に関して以下で説明するようにストリップ線路２１２６上の中心に位置決めされ、適切な放射を確保する。各送信線路２１２６はさらに、ストリップ線路２１２４との接合部にて最小の反射を有するように１／４波長変換器として構成することが好ましい第２の部分２１２６ｂを含む。
【００８６】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ２１２０、ストリップ線路２１２４および２１２６、開口部２１５０、および中心間距離２１６０の寸法は、誘電体２１１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁２１２０ａから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。パッチ２１２０の数はアンテナ２１００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ２１００のサイドローブのレベルは、放射要素２１２０間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ２１２０のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素２１２０間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層２１１２には、パッチ２１２０および接続ストリップ線路２１２４内に電界ゼロ・ポイントがある。場合によっては、アンテナ２１００に、接地平面、パッチおよび／またはストリップ線路を相互に電気的に接続する１つまたは複数の短縮ピン（図示せず）を配置して、望ましくないモード励起を抑制することができる。以上の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えば、Ａｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明された積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００８７】
ビームの送受信のような単モード動作のために、従来のＳＭＡプローブ２１７０（図２２）を設ける。各ＳＭＡプローブ２１７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ２１００へおよび／またはアンテナ２１００から送出するために、接地平面２１１６に電気的に接続された外部導体２１７２、および部分２１２６ａと２１２６ｂの間で送信線路２１２６に電気的に接続され、それに沿って中心に配置された内部（または給電）導体２１７４を含み、アンテナ２１００のインピーダンス整合を最適化して、ピークが中心にある放射（ｃｅｎｔｒａｌｌｙ−ｐｅａｋｅｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を誘起する。プローブ２１７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体２１７４と中心ストリップ線路２１２６との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ２１７０が接地平面２１１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ２１００に接続されていないＳＭＡプローブ２１７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００８８】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ２１００を使用することができる。ＥＭビームの送信時には、ＳＭＡプローブ２１７０からの入来信号は、送信線路２１２６に沿って第１の部分２１２６ａおよび第２の部分２１２６ｂを通る進行波として進み、これは、１／４波長変換器として作用し、ＥＭ電力を４つのストリップ線路２１２４へと最小の反射で送信する。ＥＭ電力は、ストリップ線路２１２４を通ってパッチ２１２０のアレイへと送信される。次に、パッチ２１２０が、アンテナ２１００の開口部２１５０を通る放射が適切であるために、高次の定在波を誘起する。
【００８９】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２１００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。それ故、例えば、アンテナ２１００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ２１００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面２１１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ２１００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部２１５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層２１１２内で共振する。誘電体層２１１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ストリップ線路２１２４、送信線路２１２６およびＳＭＡプローブ２１７０を通して送信され、デコーダ（図示せず）などの受信器に送出される。
【００９０】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図２１および図２２に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ２１２０を設けるか、本発明のアンテナ２１００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ２１２０数を減少させることができる。
【００９１】
図２３〜図２４
図２３および図２４を参照すると、参照番号２３００は、ビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ２３００は、ほぼ正方形の誘電体層２３１２を含む。層２３１２の幅２３０２および長さ２３０３（図２３）は、以下で説明するように使用パッチの数によって決定され、パッチ２３２０および送信線路２３２５および２３２７の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ２３０２ａだけ延在することが好ましい。
【００９２】
誘電体層２３１２は、導電接地平面２３１６が結合されている底側２３１２ａ、および導電放射パッチ２３２０のアレイが結合された上側２３１２ｂを画定して、誘電体層２３１２内で、パッチ２３２０とストリップ線路２３２４および２３２６と接地平面２３１６との間に共振空洞を形成する。パッチ２３２０はほぼ正方形の形状であり、４つのコーナー２３２０ａおよび４つの放射縁２３２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ２３２０ｃを有する。図２３で見て、パッチ２３２０は、２つの隣接するコーナー２３２０ａを介して電気的に相互接続され、隣接するコーナーの一方は８つの垂直導電ストリップ線路２３２４のアレイの１つと電気的に接続し、他方の隣接コーナーは８つの水平導電ストリップ線路２３２６のアレイの１つと電気的に接続する。垂直ストリップ線路２３２４は、水平導電送信線路２３２５を介して電気的に相互接続され、水平ストリップ線路２３２６は垂直導電送信線路２３２７を介して電気的に相互接続される。ストリップ線路２３２４および２３２６および送信線路２３２５および２３２７は誘電体層２３１２に結合される。パッチ２３２０は、好ましくは約１λεの中心間距離２３６０だけ隔置される。パッチ２３２０は、上面２３１２ｂ上の複数の行および列で配置構成することが好ましく、これは図２３にて行２３２８および列２３２９で代表的に例示され、各行および列は４つのパッチ２３２０を備え、合計で３２個のパッチ２３２０がアンテナ２３００を構成する。各ストリップ線路２３２４の幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。各送信線路２３２５および２３２７は、約５０オームの入力インピーダンスで約１００オームの特性インピーダンスを有するように構成することが好ましい第１の部分２３２６ａおよび２３２６ａを含み、給電線路がＳＭＡプローブ２３７０に関して以下で説明するようにストリップ線路２３２５上の中心に位置決めされ、適切な放射を確保する。各送信線路２３２５および２３２７はさらに、ストリップ線路２３２４および２３２６との接合部にて最小の反射を有するように１／４波長変換器として構成することが好ましい第２の部分２３２５ｂおよび２３２７ｂを含む。
【００９３】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ２３２０、ストリップ線路２３２４および２３２６、開口部２３５０、および中心間距離２３６０の寸法は、誘電体２３１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁２３２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。
【００９４】
パッチ２３２０の数はアンテナ２３００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ２３００のサイドローブのレベルは、放射要素２３２０間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ２３２０のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素２３２０間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層２３１２には、一方の接地平面２３１６と他方のパッチ２３２０およびストリップ線路２３２４および２３２６との間に電界ゼロ・ポイントがある。場合によっては、アンテナ２３００に、接地平面、パッチおよび／またはストリップ線路を相互に電気的に接続する１つまたは複数の短縮ピン（図示せず）を配置して、望ましくないモード励起を抑制することができる。以上の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えば、Ａｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明された積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【００９５】
ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ２３７０（図２４）を設ける。各ＳＭＡプローブ２３７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ２３００へおよび／またはアンテナ２３００から送出するために、接地平面２３１６に電気的に接続された外部導体２３７２、および送信線路（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ）２３２５および２３２７に電気的に接続され、それに沿って中心に配置された内部（または給電）導体２３７４を含み、アンテナ２３００のインピーダンス整合および放射線効率を最適化する。プローブ２３７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体２３７４と各送信線路２３２５および２３２７との間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ２３７０が接地平面２３１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ２３００に接続されていないＳＭＡプローブ２３７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【００９６】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ２３００を使用することができる。ＳＭＡプローブ２３７０から送信線路２３２５への信号で例示されるＥＭビームの送信時には、入来信号が、送信線路２３２５に沿って第１の部分２３２５ａおよび第２の部分２３２５ｂを通る進行波として進み、これは、１／４波長変換器として作用し、ＥＭ電力を４つのストリップ線路２３２４へと最小の反射で送信する。ＥＭ電力は、ストリップ線路２３２４を通ってパッチ２３２０のアレイへと送信される。次に、パッチ２３２０が、アンテナ２３００の開口部２３５０を通る放射が適切であるために、高次の定在波を誘起する。
【００９７】
アンテナ２３００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【００９８】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２３００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。それ故、例えば、アンテナ２３００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ２３００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面２３１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ２３００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部２３５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層２３１２内で共振する。誘電体層２３１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ストリップ線路２３２４および送信線路２３２５を通して、および／またはストリップ線路２３２６および送信線路２３２７を通してＳＭＡプローブ２３７０へと送信され、デコーダ（図示せず）などの受信器に送出される。アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２３００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ２３００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【００９９】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図２３および図２４に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ２３２０を設けるか、本発明のアンテナ２３００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ２３２０数を減少させることができる。給電区域付近を適切に修正すると、直交する２つの円偏波（ＣＰ）の二重モード動作を達成することができる。
【０１００】
図２５〜図２６
図２５および図２６を参照すると、参照番号２５００は、ビームの送受信のような単モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ２５００は、ほぼ正方形の誘電体層２５１２を含む。層２５１２の幅２５０２および長さ２５０３は、等しくても異なってもよく、以下で説明するように使用パッチの数によって決定され、パッチ２５２０の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ２５０２ａだけ延在することが好ましい。
【０１０１】
誘電体層２５１２は、導電接地平面２５１６が結合されている底側２５１２ａ、および導電放射パッチ２５２０のアレイが結合された上側２５１２ｂを画定して、誘電体層２５１２内で、接地平面２５１６とパッチ２５２０とストリップ線路２５２４との間に共振空洞を形成する。パッチ２５２０はほぼ正方形の形状であり、４つのコーナー２５２０ａおよび４つの放射縁２５２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ２５２０ｃを有する。図２５で見て、パッチ２５２０は、１つのコーナー２５２０ａまたは２つの対向するコーナー２５２０ａを介して実質的に平行な垂直導電ストリップ線路２５２４のアレイに電気的に相互接続され、これは実質的に水平な導電送信線路２５２６を介して電気的に相互接続され、ストリップ線路２５２４および送信線路２５２６は誘電体層２５１２に結合される。パッチ２５２０は、好ましくは約１λεの（図２５で見て）縦の中心間距離２５６０だけ隔置される。パッチ２５２０は、送信線路２５２６の上および下で、上面２５１２ｂ上の複数の（図２５でみて）縦列で配置構成することが好ましく、これは点線で図示された列２５２８によって代表的に例示される。各ストリップ線路２５２４の幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。送信線路２５２６は、約５０オームの入力インピーダンスで約１００オームの特性インピーダンスを有するように構成することが好ましい第１の部分２５２６ａを含み、給電線路はＳＭＡプローブ２５７０に関して以下で説明するように送信線路２５２６上の中心に位置決めされ、適切な放射を確保することが好ましい。送信線路２５２６はさらに、ストリップ線路２５２４との接合部にて最小の反射を有するように構成された２つの第２の部分２５２６ｂを含む。
【０１０２】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ２５２０、ストリップ線路２５２４、送信線路２５２６、開口部２５５０、および中心間距離２５６０の寸法は、誘電体２５１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁２５２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。パッチ２５２０の数はアンテナ２５００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ２５００のサイドローブのレベルは、放射要素２５２０間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ２５２０のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素２５２０における電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層２５１２にはパッチ２５２０およびストリップ線路２５２４の近傍に電界ゼロ・ポイントがある。場合によっては、アンテナ２５００に、接地平面、パッチおよび／またはストリップ線路を相互に電気的に接続する１つまたは複数の短縮ピン（図示せず）を配置して、望ましくないモード励起を抑制することができる。以上の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えばＡｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明された積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【０１０３】
ビームの送受信のような単モード動作のために、従来のＳＭＡプローブ２５７０（図２６）を設ける。各ＳＭＡプローブ２５７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ２５００へまたはアンテナ２５００から送出するために、接地平面２５１６に電気的に接続された外部導体２５７２、および送信線路２５２６に電気的に接続され、それに沿って中心に配置された内部（または給電）導体２５７４を含み、アンテナ２５００のインピーダンス整合およびアンテナの開口効率を最適化する。プローブ２５７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体２５７４と中心ストリップ線路２５２６ａとの間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ２５７０が接地平面２５１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ２５００に接続されていないＳＭＡプローブ２５７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【０１０４】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ２５００を使用することができる。ＳＭＡプローブ２５７０から送信線路２５２６への信号で例示されるＥＭビームの送信時には、入来信号が、送信線路２５２６に沿って第１の部分２５２６ａを通る進行波として進み、ＥＭ電力を２つの岐路２５２６ｂへ、その後にストリップ線路２５２４へと最小の反射で送信する。ＥＭ電力は、ストリップ線路２５２４を通ってパッチ２５２０のアレイへと送信される。次に、パッチ２５２０が、アンテナ２５００の開口部２５５０を通る放射が適切であるために、高次の定在波を誘起する。
【０１０５】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２５００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。それ故、例えば、アンテナ２５００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ２５００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面２５１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ２５００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部２５５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層２５１２内のパッチ２５２０のアレイの共振空洞内で共振する。誘電体層２５１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ストリップ線路２５２４および２５２６を備える送信線路網を通してＳＭＡプローブ２５７０へとＥＭ電力を漏出し、デコーダ（図示せず）などの受信器に送出される。アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２５００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ２５００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【０１０６】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図２５および図２６に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ２５２０を設けるか、本発明のアンテナ２５００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ２５２０数を減少させることができる。
【０１０７】
図２７〜図２８
図２７および図２８を参照すると、参照番号２７００は、ビームの送受信のような単モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ２７００は、ほぼ正方形の誘電体層２７１２を含む。層２７１２の幅２７０２および長さ２７０３は、等しくても異なってもよく、以下で説明するように使用パッチの数によって決定され、パッチ２７２０の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ２７０２ａだけ延在することが好ましい。
【０１０８】
図２８を参照すると、誘電体層２７１２は、導電接地平面２７１６が結合されている底側２７１２ａ、および導電放射パッチ２７２０（図２７）のアレイが結合された上側２７１２ｂを画定して、誘電体層２７１２内で、接地平面とパッチ２７２０とストリップ線路２７２４との間に共振空洞を形成する。
【０１０９】
図２７に戻ると、パッチ２７２０はほぼ正方形の形状であり、４つのコーナー２７２０ａおよび４つの放射縁２７２０ｂを有し、それぞれが約０．５λεの長さ２７２０ｃを有する。図２７で見て、パッチ２７２０は、２つ、３つまたは４つのコーナー２７２０ａを介して実質的に水平および垂直な導電ストリップ線路２７２４に電気的に相互接続され、これは実質的に水平な導電送信線路２７２６を介して電気的に相互接続される。ストリップ線路２７２４および送信線路２７２６は誘電体層２７１２に結合される。各ストリップ線路２７２４の幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。送信線路２７２６は、約５０オームの入力インピーダンスで約１００オームの特性インピーダンスを有するように構成することが好ましい第１の部分２７２６ａを含み、給電線路２７７４はＳＭＡプローブ２７７０に関して以下で説明するように送信線路２７２６上の中心に位置決めされ、適切な放射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を確保する。送信線路２７２６はさらに、最小の反射を有するように１／４波長変換器として構成することが好ましい２つの第２の部分２７２６ｂを含む。次に、２７２６ｂからの信号は、さらなる１／４波長変換器を通して進み、したがって垂直送信線路２７２４を通る電力は相互の間で均等に分配される。
【０１１０】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ２７２０、ストリップ線路２７２４および送信線路２７２６、開口部２７５０、および中心間距離２７６０の寸法は、誘電体２７１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁２７２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。
【０１１１】
パッチ２７２０の数はアンテナ２７００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ２７００のサイドローブのレベルは、放射縁２７２０ｂにおける電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ２７２０のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素２７２０間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層２７１２にはパッチ２７２０およびストリップ線路２７２４の近傍に間に電界ゼロ・ポイントがある。場合によっては、アンテナ２７００に、接地平面、パッチおよび／またはストリップ線路を相互に電気的に接続する１つまたは複数の短縮ピン（図示せず）を配置して、望ましくないモード励起を抑制することができる。以上の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えばＡｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明された積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【０１１２】
ビームの送受信のような単モード動作のために、従来のＳＭＡプローブ２７７０（図２８）を設ける。ＳＭＡプローブ２７７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ２７００へまたはアンテナ２７００から送出するために、接地平面２７１６に電気的に接続された外部導体２７７２、および適切な放射のために送信線路２７２６に電気的に接続され、それに沿って中心に配置された内部（または給電）導体２７７４を含む。プローブ２７７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体２７７４と中心ストリップ線路２７２６ａとの間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ２７７０が接地平面２７１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ２７００に接続されていないＳＭＡプローブ２７７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【０１１３】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ２７００を使用することができる。ＳＭＡプローブ２７７０から送信線路２７２６への信号で例示されるＥＭビームの送信時には、入来信号が、最小の反射および垂直ストリップ線路２７２４間の電力分布が比較的均一な状態で、送信線路２７２６に沿って第１の部分２７２６ａ、１／４波長変換器として挙動する第２の部分２７２６ｂを通る進行波として進み、次に、１／４波長変換器および電力分割器（ｐｏｗｅｒ  ｄｉｖｉｄｅｒ）を通ってＥＭ電力を最終的にストリップ線路２７２４へと送る。ＥＭ電力はストリップ線路２７２４を通ってパッチ２７２０のアレイへと送信される。次に、パッチ２７２０が、適切な放射のためにアンテナ２７００の各パッチ２７２０の放射縁２７２０を通して高次の定在波を誘起する。
【０１１４】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２７００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。それ故、例えば、アンテナ２７００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ２７００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面２７１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ２７００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部２７５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層２７１２内のパッチ２７２０のアレイの共振空洞内で共振する。誘電体層２７１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ストリップ線路２７２４および２７２６を備える送信線路網を通ってＳＭＡプローブ２７７０へとＥＭ電力を漏出し、デコーダ（図示せず）などの受信器に送出される。アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２７００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ２７００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【０１１５】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図２７および図２８に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ２７２０を設けるか、本発明のアンテナ２７００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ２７２０数を減少させることができる。
【０１１６】
図２９〜図３１
図２９Ａおよび図２９Ｂ（以降では「図２９」とする）および図３０を参照すると、参照番号２９００は、ビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ２９００は、ほぼ正方形の誘電体層２９１２を含む。層２９１２の幅２９０２および長さ２９０３は、等しくても異なってもよく、以下で説明するように使用パッチの数によって決定され、パッチ２９２０の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ２９０２ａだけ延在することが好ましい。
【０１１７】
図３０を参照すると、誘電体層２９１２は、導電接地平面２９１６が結合されている底側２９１２ａ、および導電放射パッチ２９２０（図２９）のアレイが結合された上側２９１２ｂを画定して、誘電体層２９１２内で、接地平面２９１６とパッチ２９２０とストリップ線路２９２４との間に共振空洞を形成する。
【０１１８】
図２９に戻ると、パッチ２９２０はほぼ正方形の形状であり、４つのコーナー２９２０ａおよび４つの放射縁２９２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ２９２０ｃを有する。図２９で見て、パッチ２９２０は、２つ、３つまたは４つのコーナー２９２０ａを介して実質的に水平および垂直な導電ストリップ線路２９２４のアレイに電気的に相互接続され、これは誘電体層２９１２に結合される。ストリップ線路２９２４は、実質的に水平な導電送信線路２９２６および実質的に垂直な導電送信線路２９２８を介して電気的に相互接続される。送信線路２９２６および２９２８は誘電体層２９１２に結合され、送信線路２９２６と２９８の交差部が、図２９では点線の輪郭２９２７で指示され、図３０に関して以下でさらに説明される。各ストリップ線路２９２４の幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。送信線路２９２６および２９２８は、約５０オームの入力インピーダンスで約１００オームの特性インピーダンスを有するように構成することが好ましいそれぞれ第１の部分２９２６ａおよび２９２８ａを含み、給電線路２９７４はＳＭＡプローブ２９７０に関して以下で説明するように各送信線路２９２６および２９２８上に位置決めされ、適切な放射を確保する。各送信線路２９２６および２９２８はさらに、最小の反射を有するように１／４波長変換器として構成することが好ましいそれぞれ２つの第２の部分２９２６ｂおよび２９２８ｂを含む。
【０１１９】
図３０は、送信線路２９２６および２９２８が電気的接触がない状態で点線の輪郭２９２７にて交差することができる１つの好ましい構成を示す。したがって図３０で見られるように、送信線路２９２８は、２つのビア２９２８ｃを備えたブリッジを含み、ビアによって送信線路２９２６の下を通過し、２つのビア２９２８ｃは、接地平面２９１６に電気的に接触せずに接地平面２９１６の開口部を通過し、誘電体２９１３を介して接地平面２９１６から電気的に絶縁されたマイクロストリップ２９２８ｄ（図３１）によって電気的に接続される。代替実施形態では、図３１および図３２に関して以下で説明する方向性カプラ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｕｐｌｅｒ）を使用することにより、送信線路２９２６および２９２８の非導電性交差部が達成される。
【０１２０】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ２９２０、送信線路２９２４および２９２６、開口部２９５０、および中心間距離２９６０の寸法は、誘電体２９１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁２９２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。
【０１２１】
パッチ２９２０の数はアンテナ２９００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ２９００のサイドローブのレベルは、放射要素２９２０間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ２９２０のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素２９２０間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層２９１２には、パッチ２９２０およびストリップ線路２９２４の近傍に電界ゼロ・ポイントがある。場合によっては、アンテナ２９００に、接地平面、パッチおよび／またはストリップ線路を相互に電気的に接続する１つまたは複数の短縮ピン（図示せず）を配置して、望ましくないモード励起を抑制することができる。以上の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えばＡｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明された積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【０１２２】
ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ２９７０（図３０）を設ける。各ＳＭＡプローブ２９７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ２９００へまたはアンテナ２９００から送出するために、接地平面２９１６に電気的に接続された外部導体２９７２、および送信線路２９２６および２９２８に電気的に接続され、それに沿って配置された内部（または給電）導体２９７４を含み、アンテナ２９００のインピーダンス整合を最適化する。給電線路２９７４は、点線の輪郭２９２７（図２９）内で示すように、送信線路２９２６と２９２８が交差する場所から、約１／４波長にλεの倍数を加えた距離２９７５だけ中心からずれて隔置することが好ましい。プローブ２９７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、給電線路２９７４と中心ストリップ線路２９２６ａとの間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ２９７０が接地平面２９１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ２９００に接続されていないＳＭＡプローブ２９７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【０１２３】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ２９００を使用することができる。ＳＭＡプローブ２９７０から送信線路２９２６および２９２８への信号で例示されるＥＭビームの送信時には、入来信号が、最小の反射で、送信線路２９２６および２９２８に沿ってそれぞれ第１の部分２９２６ａおよび２９２８ａを通る進行波として進み、ＥＭ電力を２つの岐路２９２６ｂおよび２９２８ｂへ、その後にストリップ線路２９２４へと送電する。ＥＭ電力はストリップ線路２９２４を通ってパッチ２９２０のアレイへと送電される。次に、パッチ２９２０およびストリップ線路２９２４の一部が、適切な放射のためにアンテナ２９００の開口部２９５０を通して高次の定在波を誘起する。
【０１２４】
アンテナ２９００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【０１２５】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２９００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。それ故、例えば、アンテナ２９００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ２９００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面２９１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ２９００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部２９５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層２９１２内の共振空洞内で、パッチ２９２０のアレイとストリップ線路２９２４と接地平面２９１６の間で共振する。誘電体層２９１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ストリップ線路２９２４および２９２６を備える送信線路網を通ってＳＭＡプローブ２９７０へと送信され、デコーダ（図示せず）などの受信器に送出される。アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ２９００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。したがって、アンテナ２９００による信号の送信については、ここではさらに説明しない。
【０１２６】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図２９および図３０に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ２９２０を設けるか、本発明のアンテナ２９００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ２９２０数を減少させることができる。給電区域付近を適切に修正すると、直交する２つの円偏波（ＣＰ）の二重モード動作を達成することができる。
【０１２７】
図３２〜図３３
図３２および図３３を参照すると、参照番号３２００は、ビームの送受信のような二重モード動作のために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ・アレイ・アンテナの全体を指す。アンテナ３２００は、ほぼ正方形の誘電体層３２１２を含む。層３２１２の幅３２０２および長さ３２０３（図３２）は、等しくても異なってもよく、以下で説明するように使用パッチの数によって決定され、パッチ３２２０の外縁を超えて少なくとも０．５０λεの幅および長さ３２０２ａだけ延在することが好ましい。
【０１２８】
図３３を参照すると、誘電体層３２１２は、導電接地平面３２１６が結合されている底側３２１２ａ、および導電放射パッチ３２２０のアレイが結合された上側３２１２ｂを画定して、誘電体層３２１２内で、パッチ３２２０とストリップ線路３２２４および３２２６と接地平面３２１６との間に共振空洞を形成する。図３２を参照すると、パッチ３２２０はほぼ正方形の形状であり、４つのコーナー３２２０ａおよび４つの放射縁３２２０ｂを有し、それぞれが約０．５０λεの長さ３２２０ｃを有する。図３２で見て、パッチ３２２０は、コーナー３２２０ａを介して実質的に垂直な導電ストリップ線路３２２４および水平な導電ストリップ線路３２２６のアレイに電気的に相互接続される。ストリップ線路３２２４および３２２６は、個々の送信線路３２２４ａ、３２２４ｂ、３２２６ａおよび３２２６ｂを介して、図３４に関して以下でさらに詳細に説明する方向性カプリング（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）３４００に電気的に相互接続され、ＳＭＡプローブ３２７０に関してさらに詳細に説明するプローブとＥＭエネルギーを連絡する。ストリップ線路３２２４、３２２６、および送信線路３２２４ａ、３２２４ｂ、３２２６ａ、および３２２６ｂは、誘電体層３２１２に結合される。パッチ３２２０は、好ましくは約１λεの中心間距離３２６０だけ隔置される。パッチ３２２０は、４つのサブアレイに配置構成し、サブアレイ毎に上面３２１２ｂ上の複数の列および行にすることが好ましく、これは相互にずれた行３２２８および列３２２９を有するサブアレイ３２２２によって点線の輪郭で代表的に例示される。各ストリップ線路３２２４および３２２６の幅は、特性インピーダンスが約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。送信線路３２２４ａおよび３２２６ｂは、約５０オームの入力インピーダンスで約１００オームの特性インピーダンスを有するように構成することが好ましく、給電線路はＳＭＡプローブ３２７０に関して以下で説明するようにストリップ線路３２２４および３２２６上に位置決めされ、最適な利得結果になるように各ストリップ線路およびパッチの適切な位相を確保する。送信線路３２２４ｂおよび３２２６ｂは、最小の反射を有するように直列の２つの１／４波長変換器として構成することが好ましい。
【０１２９】
特定の周波数で最適の性能を得るために、パッチ３２２０、ストリップ線路３２２４、３２２６および開口部３２５０、中心間距離３２６０、カプラ３１００の寸法は、誘電体３２１２内に形成されたアンテナ空洞内に高次の定在波が生成され、したがって放射縁３２２０ｂから放射する電界が相互に強め合って干渉するように、個々に計算される。
【０１３０】
パッチ３２２０の数はアンテナ３２００の全体的なサイズばかりでなく、その指向性も決定する。アンテナ３２００のサイドローブのレベルは、放射要素３２２０間の電界分布によって決定される。したがって、指向性およびサイドローブ・レベルのようなアンテナの特性は、各パッチ３２２０のサイズおよび位置および給電スキームによって制御される。高い指向性を達成するには、放射要素３２２０間の電界分布が、可能な限り均一であるものとする。誘電体層３２１２には、パッチ３２２０およびストリップ線路３２２４および３２２６内に電界ゼロ・ポイントがある。場合によっては、アンテナ３２００に、接地平面、パッチおよび／またはストリップ線路を相互に電気的に接続する１つまたは複数の短縮ピン（図示せず）を配置して、望ましくないモード励起を抑制することができる。以上の計算および解析は、例えばＬｅｅおよびＨｓｉｅｈが説明した空洞モデル、および例えばＡｎａｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｅｎｓｅｍｂｌｅ（登録商標）で説明された積率法のような技術を使用するので、ここではさらに詳細には説明しない。
【０１３１】
ビームの送受信のような二重モード動作のために、２つの従来のＳＭＡプローブ３２７０（一方のみを図３３に図示）を設ける。各ＳＭＡプローブ３２７０は、ＥＭエネルギーをアンテナ３２００へおよび／またはアンテナ３２００から送出するために、接地平面３２１６に電気的に接続された外部導体３２７２、および個々の送信線路３２２４ａまたは３２２６ａに電気的に接続され、それに沿って配置された内部（または給電）導体３２７４を含み、最適な利得結果になるように各ストリップ線路およびパッチの適切な位相を確保する。プローブ３２７０はＳＭＡプローブであることが好ましいが、上記接続を実施するために、任意の適切な同軸プローブおよび／または接続構成を使用することができる。例えば、導電性接着剤（図示せず）を使用して、内部導体３２７４と送信線路３２２４ａとの間を結合して、その間の接触を維持することができ、ＳＭＡプローブ３２７０が接地平面３２１６を通過する場合は、適切なシール（図示せず）を設けて、接続部を気密封止することができる。アンテナ３２００に接続されていないＳＭＡプローブ３２７０の他方端は、ケーブル（図示せず）を介して、テレビ信号で使用する衛星信号デコーダのような信号発生器または受信器に接続可能であることを理解されたい。
【０１３２】
動作時には、直線偏波（ＬＰ）ＥＭビームの送受信にアンテナ３２００を使用することができる。ＳＭＡプローブ３２７０から給電線路を使用して送信線路３２２４ａへの信号を使用することで例示されるＥＭビームの送信時には、入来信号が、送信線路３２２４ａに沿ってカプラ３４００を通り、対向する送信線路３２２４ａに至る進行波として進む。送信線路３２２４ａは、信号のＥＭ電力を、２つの岐路送信線路（ｂｒａｎｃｈ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ）３２２４ｂへと、その後に各岐路送信線路３２２４ｂのストリップ線路３２２４へと最小の反射で送る。ＥＭ電力は、ストリップ線路３２２４を通ってパッチ３２２０のアレイへと送信される。次に、パッチ３２２０およびストリップ線路３２２４の一部が、アンテナ３２００の開口部３２５０を通る放射が適切であるために、高次の定在波を誘起する。
【０１３３】
ＳＭＡプローブ３２７０から給電線路を使用して送信線路３２２６ａへの信号を使用することで例示されるＥＭビームの送信時には、入来信号が、送信線路３２２６ａに沿ってカプラ３４００を通り、対向する送信線路３２２６ａに至る進行波として進む。送信線路３２２６ａは、信号のＥＭ電力を、２つの岐路送信線路３２２６ｂへと、その後に各岐路送信線路３２２６ｂのストリップ線路３２２６へと最小の反射で送る。ＥＭ電力は、ストリップ線路３２２６を通ってパッチ３２２０のアレイへと送信される。次に、パッチ３２２０が、アンテナ３２００の開口部３２５０を通る放射が適切であるために、高次の定在波を誘起する。
【０１３４】
アンテナ３２００内では、垂直モードの励起が水平モードのそれに直交し、したがって２つの入力信号間の漏話が最小限に抑えられる。すなわち、２つの直交する垂直および水平モードを別個に励起することができる。
【０１３５】
アンテナが信号を相互に送信し、受信することは周知である。したがって、信号送信のアンテナ３２００の動作は、信号受信のアンテナ動作と相互的に同一であることを理解することができる。それ故、例えば、アンテナ３２００を住宅内に位置決めし、静止または赤道衛星から所定の周波数帯またはチャネル内のテレビ信号を搬送するビームを受信するように配向することができる。アンテナ３２００は、ビームの方向に対してほぼ直角になるように上面３２１２ｂをビーム源に向けることによって、このように配向する。アンテナ３２００の要素がビームを受信するために適切なサイズになっていると仮定すると、ビームは開口部３２５０を通過して、定在波を誘起し、これは誘電体層３２１２内で共振する。誘電体層３２１２内に画定された共振空洞内で誘起された定在波は、ストリップ線路３２２４および３２２６およびカプラ３４００を通して適切なＳＭＡプローブ３２７０へと電磁力を漏出し、デコーダ（図示せず）などの受信器に送出される。
【０１３６】
本発明は多くの形態および実施形態をとれることを理解されたい。図３２および図３３に関して説明した実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示するものである。したがって、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、上記にいくつかの変形が可能である。例えば、ビームを狭くするために追加のパッチ３２２０を設けるか、本発明のアンテナ３２００に要求される物理的空間を縮小するために、使用するパッチ３２２０数を減少させることができる。給電区域付近を適切に修正すると、直交する２つの円偏波（ＣＰ）の二重モード動作を達成することができる。
【０１３７】
図３４〜図３５
図３４を参照すると、参照番号３４００は、干渉がない状態でＥＭエネルギーを２つの源と２つの宛先との間で通信できるように、２つのＥＭエネルギー源を２つのＥＭエネルギー宛先に結合するために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ方向性カプラの全体を示す。図３２〜図３３に関して上述したように、カプラ３４００はアンテナ２９００およびアンテナ３２００のようなマイクロストリップ・アンテナに組み込むことが好ましい。しかし、カプラ３４００は、図３４で示すように独立型カプラとしても機能することができるので、単純にするために本明細書ではそのように説明する。したがって、カプラ３４００はほぼ正方形の誘電体層３４１２を含む。誘電体層３４１２は、等しくても異なってもよい幅３４０２および長さ３４０３を有する。
【０１３８】
図３５を参照すると、誘電体層３４１２は、導電接地平面３４１６を任意選択で結合することができる底側３４１２ａ、および方向性カプラを形成するために導電ストリップ線路のアレイが結合された上側３４１２ｂを画定する。ストリップ線路は、ＥＭエネルギーを送る第１のストリップ線路３４２０および３４２２、およびＥＭエネルギーを送る第２のストリップ線路３４２４および３４２６を含む。各ストリップ線路４１２４の幅は、特性インピーダンスＺ０が約５０〜２００オームと仮定して決定することが好ましい。
【０１３９】
ストリップ線路３４２０、３４２２、３４２４および３４２６は、実質的に長方形のブリッジ３４３０に接続され、これは図３４で見て、２つの端部分３４３２、上下部分３４３４、および中央区間部分３４３２を有する。各端部分３４３２の幅は、特性インピーダンスＺ０が約５０〜２００オームと仮定して決定し、各端部分３４３２の長さ３４３２ａは約０．２５λεであることが好ましい。各上下部分３４３４の幅は、特性インピーダンスＺ０／（２の平方根）が約３５〜１４１オームと仮定して決定し、各端部分３４３２の各半分の長さ３４３４ａは約０．２５λεであることが好ましい。各上下部分３４３４はさらに、上下部分に対して約４５°の角度で面取りされた端部３４３４ｂを特徴とする。中央区間部分３４３６の幅は、特性インピーダンスＺ０／２が約２５〜１００オームと仮定して決定することが好ましい。
【０１４０】
動作時には、カプラ３４００を図２９のアンテナ・アレイとともに使用する場合、図２９で示す線路２９２８ａのような線路を各第１のストリップ線路３４２０および３４２２に接続し、図２９で示す線路２９２６ａのような線路を各第１のストリップ線路３４２４および３４２６に接続する。ストリップ線路２９２８ａ上のＥＭエネルギーは、ストリップ線路３４２４および３４２６への損失が実質的に無視できる状態で、ストリップ線路３４２０からストリップ線路３４２２へ（またはストリップ線路３４２２からストリップ線路３４２０へ）渡される。同様に、ストリップ線路２９２６ａ上のＥＭエネルギーは、ストリップ線路３４２０および３４２２への損失が実質的に無視できる状態で、ストリップ線路３４２４からストリップ線路３４２６へ（またはストリップ線路３４２６からストリップ線路３４２４へ）渡される。
【０１４１】
１つの周波数で動作するように構成された上記のアンテナのいずれも、誘電体層の誘電率が所望の周波数でも１つの周波数の場合と実質的に同じままであるなら、１つの周波数に対する所望の周波数の比率と正比例してアンテナの各寸法を全体的にスケーリングすることにより、１つの周波数での放射パターンおよびアンテナ効率のような特徴を大幅に変更せずに、実質的に全ての他の所望の周波数で動作するように再構成することができる。
【０１４２】
本発明の例示的実施形態を図示し、説明してきたが、以上の開示には広範囲の修正、変更および置換が想定され、場合によっては他の特徴を対応して使用せずに、本発明のいくつかの特徴を使用することができる。したがって、添付の請求の範囲は、広範囲に、本発明の範囲と一致する方法で、挿入的に設けた参照番号は説明の都合および効率のために例示によって提供され、いかなる意味でもどの請求項も制限するものではないことを理解して解釈することが適切である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】平面アレイ・アンテナの斜視図である。
【図２】図１の線２−２に沿った図１のアンテナの縦断面図である。
【図３】図１の平面アレイ・アンテナの代替実施形態の斜視図である。
【図４】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図５】図４の線５−５に沿った図４のアンテナの縦断面図である。
【図６】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図７】図６の線７−７に沿った図６のアンテナの縦断面図である。
【図８】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図９】図８の線９−９に沿た図８のアンテナの縦断面図である。
【図１０】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図１１】図１０の線１１−１１に沿た図１０のアンテナの縦断面図である。
【図１２】図１０の線１２で境界線を描いた図１１のアンテナの一部の拡大図である。
【図１３】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図１４】図１３の線１４−１４に沿った図１３のアンテナの縦断面図である。
【図１５】図１３の線１５で境界線を描いた図１３のアンテナの一部の拡大図である。
【図１６】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図１７】図１６の線１７−１７に沿った図１６のアンテナの縦断面図である。
【図１８】図１６のアンテナの代替実施形態の平面図である。
【図１９】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図２０】図１９の線２０−２０に沿った図１９のアンテナの縦断面図である。
【図２１】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図２２】図２１の線２２−２２に沿った図２１のアンテナの縦断面図である。
【図２３】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図２４】図２３の線２４−２４に沿った図２３のアンテナの縦断面図である。
【図２５】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図２６】図２５の線２６−２６に沿った図２５のアンテナの縦断面図である。
【図２７】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図２８】図２７の線２８−２８に沿った図２７のアンテナの縦断面図である。
【図２９】図２９Ａおよび図２９Ｂは、平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図３０】図２９Ａおよび図２９Ｂの線３０−３０に沿った図２９Ａおよび図２９Ｂのアンテナの縦断面図である。
【図３１】図３０のアンテナのマイクロストリップの底面図である。
【図３２】平面アレイ・アンテナの平面図である。
【図３３】図３２の線３３−３３に沿った図３２のアンテナの縦断面図である。
【図３４】２つのＥＭエネルギー源を２つのＥＭエネルギー宛先に結合するために本発明の特徴を実施する平面マイクロストリップ指向性結合器の平面図である。
【図３５】図３４の線３５−３５に沿った図３４の結合器の縦断面図である。
【図１】
2007533281.tif 000003
【図２】
2007533281.tif 000004
【図３】
2007533281.tif 000005
【図４】
2007533281.tif 000006
【図５】
2007533281.tif 000007
【図６】
2007533281.tif 000008
【図７】
2007533281.tif 000009
【図８】
2007533281.tif 000010
【図９】
2007533281.tif 000011
【図１０】
2007533281.tif 000012
【図１１】
2007533281.tif 000013
【図１２】
2007533281.tif 000014
【図１３】
2007533281.tif 000015
【図１４】
2007533281.tif 000016
【図１５】
2007533281.tif 000017
【図１６】
2007533281.tif 000018
【図１７】
2007533281.tif 000019
【図１８】
2007533281.tif 000020
【図１９】
2007533281.tif 000021
【図２０】
2007533281.tif 000022
【図２１】
2007533281.tif 000023
【図２２】
2007533281.tif 000024
【図２３】
2007533281.tif 000025
【図２４】
2007533281.tif 000026
【図２５】
2007533281.tif 000027
【図２６】
2007533281.tif 000028
【図２７】
2007533281.tif 000029
【図２８】
2007533281.tif 000030
【図２９Ａ】
2007533281.tif 000031
【図２９Ｂ】
2007533281.tif 000032
【図３０】
2007533281.tif 000033
【図３１】
2007533281.tif 000034
【図３２】
2007533281.tif 000035
【図３３】
2007533281.tif 000036
【図３４】
2007533281.tif 000037
【図３５】
2007533281.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月13日(2007.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された放射パッチの２次元アレイと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、複数のすぐ隣接するパッチの各々の少なくとも１つのコーナーに直接接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、２次元アレイ内のすぐ隣接するパッチは電気的に直接接続され、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用するアンテナ。
【請求項２】
電磁エネルギーに応答して、前記アンテナ内に高次の定在波が誘起されるように、前記パッチおよびマイクロストリップがサイズおよび位置決定される、請求項１に記載のアンテナ（１００〜３３００）。
【請求項３】
前記アンテナが平面である、請求項１に記載のアンテナ（１００〜３３００）。
【請求項４】
前記１つ以上の接地平面要素に電気的に接続された少なくとも１つの給電手段、および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項５】
前記１つ以上の接地平面要素に電気的に接続された第１の導電要素、および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチに電気的に接続された第２の導電要素を有する少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項６】
プローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、および前記１つ以上の接地平面要素および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチに電気的に接続されたマイクロストリップのうち少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項７】
少なくとも２つの給電手段をさらに備え、それぞれが、プローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、およびマイクロストリップのうち１つを備え、各給電手段が、前記１つ以上の接地平面要素、および電磁エネルギーを前記アンテナに給電したり、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから引き出したりする少なくとも１つのパッチに対角線上で電気的に接続される、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１８００）。
【請求項８】
前記パッチが等しい行および列の正方形アレイで配置構成される、請求項１に記載のアンテナ（１００〜１３００）。
【請求項９】
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、前記少なくとも１つのマイクロストリップの少なくとも１つから実質的に直角に延在する少なくとも１つの調整スタブをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１００）。
【請求項１０】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記マイクロストリップが、第１のグループの平行なマイクロストリップと第２のグループの平行なマイクロストリップとの間に割り当てられ、前記第１のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップが、前記第２のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップに対して実質的に直角に向けられ、前記第１のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続するアンテナ。
【請求項１１】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記マイクロストリップが、第１のグループの平行なマイクロストリップと第２のグループの平行なマイクロストリップとの間に割り当てられ、前記第１のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップが、前記第２のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップに対して実質的に直角に向けられ、前記第１のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記アンテナがさらに、パッチの各コーナーから外方向に延在する１つの調整スタブを備えるアンテナ。
【請求項１２】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記マイクロストリップが、第１のグループの平行なマイクロストリップと第２のグループの平行なマイクロストリップとの間に割り当てられ、前記第１のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップが、前記第２のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップに対して実質的に直角に向けられ、前記第１のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記アンテナがさらに、４つのパッチそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つの調整スタブを備えるアンテナ。
【請求項１３】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記マイクロストリップが、第１のグループの平行なマイクロストリップと第２のグループの平行なマイクロトリップと、第３のグループのマイクロストリップとの間に割り当てられ、前記第１のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップが、前記第２のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップに対して実質的に直角に向けられ、前記第３のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップが、前記第１および第２のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップに対して実質的に４５°に向けられ、前記第１のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、４つのパッチの少なくとも１つのグループについて、前記アンテナがさらに、前記少なくとも１つのパッチ・グループを構成する前記４つのパッチのそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つの調整スタブを備え、前記第３のグループのマイクロストリップからの１つのマイクロストリップが、各調整スタブを２つの最も近い調整スタブのそれぞれと相互接続するアンテナ。
【請求項１４】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
前記パッチが少なくとも４つのパッチを含み、各パッチが、直径方向に対向する第１および第２のコーナー、および直径方向に対向する第３および第４のコーナーを含み、前記マイクロストリップが、第１のグループの平行なマイクロストリップと第２のグループの平行なマイクロストリップと第３のグループのマイクロストリップとの間に割り当てられ、前記第１のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップが、前記第２のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップに対して実質的に直角に向けられ、前記第３のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップが、前記第１および第２のグループのマイクロストリップにある前記マイクロストリップに対して実質的に４５°に向けられ、前記第１のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第１および第２のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、前記第２のグループのマイクロストリップが、前記少なくとも４つのパッチのうち少なくとも２つのそれぞれの前記直径方向に対向する第３および第４のコーナーの少なくとも１つを、ともに電気的に相互接続し、４つのパッチの少なくとも１つの第１のグループについて、前記アンテナが、前記少なくとも１つのパッチ・グループを構成する前記４つのパッチのそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つのショート・スタブ（ｓｈｏｒｔ  ｓｔｕｂ）をさらに備え、前記第３のグループのマイクロストリップからの１つのマイクロストリップが、各ショート・スタブを２つの最も近いショート・スタブのそれぞれと相互接続し、４つのパッチの少なくとも１つの第２のグループについて、前記アンテナが、前記少なくとも１つのパッチ・グループを構成する前記４つのパッチのそれぞれの１つのコーナーから共通ポイントに向かって外方向に延在する１つの調整スタブをさらに備え、前記第３のグループのマイクロストリップからの１つのマイクロストリップが、各調整スタブを２つの最も近い調整スタブのそれぞれと相互接続し、各調整スタブが、前記個々のマイクロストリップおよび調整スタブの前記相互接続ポイントを越えて延在する、アンテナ。
【請求項１５】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
前記アンテナが、第１の側および第２の側を画定する直線アレイ・アンテナであり、前記アンテナが少なくとも３つのパッチを含み、それぞれが前記第１の側の近傍の第１のコーナー、および前記第２の側の近傍の第２のコーナーを画定し、２つの隣接するパッチ間で、前記マイクロストリップが各パッチの第１のコーナーを隣接するパッチの第２のコーナーと電気的に相互接続し、これら２つのマイクロストリップが交差し、前記アンテナが、１つのパッチの少なくとも１つのコーナーから外方向に延在する少なくとも１つの調整スタブをさらに備え、このコーナーもマイクロストリップに接続されるアンテナ。
【請求項１６】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面要素に、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのマイクロストリップを通って少なくとも１つのパッチに電気的に接続される少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００〜３３００）。
【請求項１７】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面要素に電気的に接続された第１の導電要素、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのマイクロストリップを通って少なくとも１つのパッチに電気的に接続される第２の導電要素を有する少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００〜３３００）。
【請求項１８】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、プローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、および前記１つ以上の接地平面要素に、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのマイクロストリップを通って少なくとも１つのパッチに電気的に接続されるマイクロストリップのうち少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００〜３３００）。
【請求項１９】
少なくとも２つの給電手段をさらに備え、それぞれがプローブ、ＳＭＡプローブ、開口結合線路、およびマイクロストリップのうち１つを備え、各給電手段が、電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および少なくとも１つの送信線路および少なくとも１つのマイクロストリップを通って少なくとも１つのパッチに対角線上で電気的に接続される、請求項１に記載のアンテナ（２３００，２９００，３２００）。
【請求項２０】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに接続された複数のマイクロストリップに接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ（１９００，２１００，２５００）。
【請求項２１】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに接続された複数のマイクロストリップに接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段をさらに備え、前記送信線路が前記誘電体層の前記第２の側の中心に配置される、請求項１に記載のアンテナ（１９００，２５００）。
【請求項２２】
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに接続された複数のマイクロストリップに接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段をさらに備え、前記送信線路が、前記パッチのアレイの外側で前記誘電体層の前記第２の側に配置される、請求項１に記載のアンテナ（２１００）。
【請求項２３】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、さらに、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および複数の実質的に平行な第１のマイクロストリップに接続された第１の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第１の給電手段であって、前記第１の送信線路が、前記第１のマイクロストリップに対して実質的に直角で、前記複数のパッチの外側に位置決めされる第１の給電手段と、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および複数の実質的に平行な第２のマイクロストリップに接続された第２の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第２の給電手段であって、前記第２の送信線路が、前記第２のマイクロストリップに対して実質的に直角で、前記複数のパッチの外側に位置決めされ、前記第１のマイクロストリップが前記第２のマイクロストリップに対して実質的に直角である第２の給電手段と、を備えるアンテナ。
【請求項２４】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および少なくとも１つのパッチのそれぞれの少なくとも１つの第１のコーナーに接続された複数の実質的に平行な第１のマイクロストリップに接続された送信線路を通して電気的に接続された少なくとも１つの給電手段であって、前記送信線路が、前記複数のパッチ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置される少なくとも１つの給電手段と、
少なくとも１つのパッチのそれぞれの少なくとも１つの第２のコーナーに接続された複数の実質的に平行な第２のマイクロストリップであって、前記第１のマイクロストリップが前記第２のマイクロストリップに対して実質的に直角であり、前記第１のコーナーが前記第２のコーナーに直径方向で対向する第２のマイクロストリップとをさらに備えるアンテナ。
【請求項２５】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および複数の実質的に平行な第１のマイクロストリップに接続された第１の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第１の給電手段であって、前記第１の送信線路が前記第１のマイクロストリップに対して実質的に直角であり、前記複数のパッチ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置される第１の給電手段と、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記接地平面に、および複数の実質的に平行な第２のマイクロストリップに接続された第２の送信線路を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第２の給電手段とをさらに備え、前記第２の送信線路が前記第２のマイクロストリップに対して実質的に直角であり、前記複数のパッチ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置され、前記第１のマイクロストリップが前記第２のマイクロストリップに対して実質的に直角であり、前記第２の送信線路が、ほぼ前記第１の送信線路と第２の送信線路の交差部に構成されたブリッジをさらに備え、前記ブリッジが、電磁エネルギーを前記第２の送信線路を越えて送電するために、前記第１の送信線路の各側で前記第２の送信線路から前記誘電体内に形成された開口部、前記１つ以上の接地平面要素、および第２の誘電体を通って、前記第２の誘電体上に配置されたマイクロストリップへと延在するビアを備えるアンテナ。
【請求項２６】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された１つ以上の導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された複数の放射パッチと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、各パッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された１つ以上のマイクロストリップとを備え、１つ以上のマイクロストリップ、１つ以上の接地平面要素、および複数のパッチは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは１つ以上のマイクロストリップの少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、１つ以上の接地平面要素、複数のパッチおよび１つ以上のマイクロストリップは全体として共振器として作用し、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および複数の実質的に平行な第１のマイクロストリップに接続された第１の送信線路の第１および第２の部分を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第１の給電手段であって、前記第１の送信線路が前記第１のマイクロストリップに対して実質的に直角であり、前記複数のパッチ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置される第１の給電手段と、
電磁エネルギーを前記アンテナに給電し、および／または電磁エネルギーを前記アンテナから抽出するために、前記１つ以上の接地平面要素に、および複数の実質的に平行な第２のマイクロストリップに接続された第２の送信線路の第１および第２の部分を通して少なくとも１つのパッチの少なくとも１つのコーナーに電気的に接続された第２の給電手段であって、前記第２の送信線路が前記第２のマイクロストリップに対して実質的に直角であり、前記パッチのアレイ内で前記誘電体層の前記第２の側のほぼ中心に配置され、前記第１のマイクロストリップが前記第２のマイクロストリップに対して実質的に直角である第２の給電手段と、
前記第１の送信線路と第２の送信線路との間の電磁エネルギーの送信が実質的に禁止されるように、前記第１の送信線路の前記第１の部分と第２の部分との間に電気的導通性（ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）を提供し、前記第２の送信線路の前記第１の部分と第２の部分との間に電気的導通性を提供するように構成された方向性カプラとをさらに備え、該カプラが、
前記第１の送信線路の前記第１の部分に接続された第１の端、および前記第２の送信線路の前記第１の部分に接続された第２の端を画定する第１のマイクロストリップ長手区間（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｓｅｃｔｉｏｎ）と、
前記第１の送信線路の前記第２の部分に接続された第１の端、および前記第２の送信線路の前記第２の部分に接続された第２の端を画定する第２のマイクロストリップ長手区間と、
前記第１の長手区間の前記第１の端と前記第２の長手区間の前記第１の端との間に接続された第１のマイクロストリップ端接続区間と、
前記第１の長手区間の前記第２の端と前記第２の長手区間の前記第２の端との間に接続された第２のマイクロストリップ端接続区間と、
前記第１の長手区間の中間区間と前記第２の長手区間の中間区間との間に接続された中間マイクロストリップ接続区間とを備え、前記第１、第２および中間の接続区間は、前記第１および第２の長手区間の中心線が約１／４波長だけ隔置され、前記第１の接続区間と中間接続区間の前記中心線が約１／４波長だけ隔置され、前記第２の接続区間と中間接続区間の前記中心線が約１／４波長だけ隔置されるようにサイズを決定され、前記第１および第２の長手区間および前記中間区間の幅が、インピーダンスをＸと仮定して決定され、前記第１および第２の端接続区間の幅が、インピーダンスを約２Ｘと仮定して決定され、Ｘが約２５〜１００オームであるアンテナ。
【請求項２７】
マイクロストリップ・アレイ・アンテナであって、
単層の誘電材料と、
前記誘電材料の第１の側に隣接する１つ以上の接地平面要素と、
前記第１の側とは反対側の前記誘電材料の第２の側に隣接するパッチの２次元アレイと、
給電端子と、
前記給電端子が前記複数のパッチのそれぞれに物理的に接続されるように、アレイのすぐ隣接するパッチを直接電気的に接続する複数のマイクロストリップ導体とを備え、前記パッチの間に少なくとも１つの空洞が形成され、前記マイクロストリップ導体および前記接地平面要素は、前記少なくとも１つの空洞内に少なくとも１つの定在波が形成され、それにより前記マイクロストリップ導体のそれぞれに定在波のいくつかのノードが存在するように構成され、前記誘電体層、複数のパッチ、複数のマイクロストリップ導体、および１つ以上の接地平面要素は全体として共振器として作用するアンテナ。
【請求項２８】
マイクロストリップ・アレイ・アンテナを設計するための方法であって、
少なくとも１つの接地平面要素を平面誘電体の第１の側に取り付けるステップと、
放射パッチの２次元アレイ、２次元アレイ内のすぐ隣接する放射パッチに直接接続する関連する導電材料に接続される前記給電端子を、前記第１の側とは反対側の前記平面誘電体の第２の側に構成するステップとを含み、複数のノードを有する２次元定在波を前記パッチと前記関連する導電材料と前記接地平面要素の間の少なくとも１つの空洞内に確実に形成し、前記定在波の少なくともいくつかのノードが、前記関連する導電材料の位置と一致し、前記誘電体、接地平面要素、パッチおよび導電材料は全体として共振器として作用する方法。
【請求項２９】
前記関連する導電材料がマイクロストリップとして構成される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
マイクロストリップ・アレイ・アンテナを設計するための方法であって、
少なくとも１つの接地平面要素を平面誘電体の第１の側に取り付けるステップと、
放射パッチの２次元アレイ、給電端子、および前記給電端子を前記放射パッチのそれぞれに接続しかつパッチの２次元アレイ内のすぐ隣接するパッチに直接接続する関連の導電材料を、前記第１の側とは反対側の前記平面誘電体の第２の側に構成するステップとを含み、複数のノードを有する２次元定在波を前記パッチと前記関連する導電材料と前記接地平面要素の間の少なくとも１つの空洞内に確実に形成して前記放射パッチ上に電磁力の所定の分布を提供し、前記誘電体、接地平面要素、パッチおよび導電材料は全体として共振器として作用する方法。
【請求項３１】
ＥＭエネルギーを第１および第２のエネルギー源とその個々のエネルギー・シンク（ｓｉｎｋｓ）との間に分配するための方法であって、前記第１および第２のエネルギー源が、同じ面にあるが異なる角方位を有する第１および第２の組の交差導体を介してその個々のエネルギー・シンクに物理的に接続され、
前記交差導体の面に隣接する共振空洞を提供するステップと、
前記第１および第２のＥＭ源から前記第１および第２の角方位の第１および第２の定在波を生成するステップとを含み、それにより前記第１および第２の定在波のノードが、前記第１および第２の組の交差導体のうち少なくともいくつかの交差部で発生し、したがって第１の定在波のモードと第２の定在波のモードの励起は実質的に相互から独立するものである方法。
【請求項３２】
前記交差導体がマイクロストリップである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
アンテナであって、
接地平面と、
２次元アレイを形成する放射アレイ要素、信号源端子、およびすぐ隣接する前記放射アレイ要素と前記信号源端子を直接相互接続する関連の導電材料を含む表面区域と、
前記接地平面要素と、ＥＭ力を前記アンテナに加えると、前記放射アレイ要素と前記関連する導電材料との両方に存在するノードを有する定在波を生成するように構成された前記表面区域との間にある少なくとも１つの共振信号空洞であって、表面区域および接地平面要素は全体として共振器として作用する共振信号空洞とを備えるアンテナ。
【請求項３４】
前記放射アレイ要素が導電材料のパッチであり、前記関連する導電材料がマイクロストリップ要素を備える、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
マイクロストリップ平面アレイ・アンテナであって、
平面２次元アレイ内のパッチを含むいくつかの放射アレイ要素であって、パッチは実質的に同一サイズである放射アレイ要素と、
前記平面アレイ内の給電端子と、
少なくとも１つの接地平面要素と、
前記平面アレイ内の複数の関連する導電材料要素であって、これにより前記給電端子が前記いくつかの実質的に同一サイズのパッチのそれぞれに物理的に接続され、前記パッチおよび前記導電材料は２次元アレイ内のすぐ隣接するパッチに直接接続する導電材料要素と、
少なくとも１つの空洞内に形成された定在波が、２つの垂直および水平マイクロストリップの交差ポイントにノードを有し、少なくとも１つの接地平面要素、複数の放射アレイ要素および複数の導電要素は全体として共振器として作用するように構成された前記平面アレイに隣接する少なくとも１つの共振空洞とを備えるアンテナ。
【請求項３６】
前記放射アレイ要素が、放射パッチであって、最大指向性のために実質的に同一のサイズであり、
前記関連する導電材料要素がマイクロストリップである、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
円および直線偏波ビーム信号に使用することが修正せずに可能であるマイクロストリップ単平面アレイ・アンテナであって、
平面アレイ内の複数の放射パッチと、
前記平面アレイ内の第１および第２の実質的に独立した給電端子と、
前記平面アレイ内の第１および第２の組のマイクロストリップ導体であって、前記給電端子がそれぞれ、複数の十字形交差部を形成するように、異なった角方向に向けられている前記第１および第２の組のマイクロストリップ導体で、前記複数の実質的に同一サイズのパッチのそれぞれに物理的に接続される第１および第２の組のマイクロストリップ導体と、
空洞内に形成された定在波が、前記マイクロストリップの十字形交差部および前記放射パッチの大部分と一致するノードを有するように構成された前記平面アレイに隣接する少なくとも１つの共振空洞とを備えるアンテナ。
【請求項３８】
前記放射パッチが、最大指向性のために実質的に同一のサイズである、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
パッチが正方形である、請求項３８に記載のアンテナ。
【請求項４０】
共振空洞と並置された所与の面内に放射パッチおよび信号源端子を含むマイクロストリップ・アレイ・アンテナの送信効率を上昇させる方法であって、信号源端子は少なくとも２つの実質的に独立した給電端子を備え、
１つ以上の交差ポイントにおいて互いに交差する複数の導電マイクロストリップで源端子を前記放射パッチのそれぞれに電気的に接続するステップと、
前記共振空洞内で発生した少なくとも２つの直交定在波のそれぞれが、モード励起方法で複数の前記導電ストリップの少なくとも１つの交差ポイントに少なくとも１つのノードを有し、それにより漏話レベルが最低になるようにアンテナ要素を構成するステップとを含む方法。
【請求項４１】
アンテナ（１００〜３３００）であって、
第１の側および第２の側を画定する誘電体層と、
前記誘電体層の前記第１の側に配置された少なくとも１つの導電接地平面要素と、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、隔置された放射パッチの２次元アレイと、
前記誘電体層の前記第２の側に配置され、前記複数のパッチの各パッチの少なくとも１つのコーナーと電気的に相互接続しかつ前記２次元アレイのすぐ隣接するパッチは直接接続される少なくとも１つの相互接続要素とを備え、相互接続要素、少なくとも１つの接地平面要素およびアレイは少なくとも１つの共振空洞を少なくとも構成するようにされ、少なくとも１つの共振空洞内に２次元定在波が形成され定在波の少なくとも１つのノードは相互接続要素の少なくとも一部に沿って存在し、前記誘電体層、少なくとも１つの接地平面要素、複数のパッチおよび相互接続要素は全体として共振器として作用するアンテナ。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの相互接続要素および前記パッチが、実効的に定在波を含む漏出空洞の１つの表面を画定する、請求項４１に記載のアンテナ。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの相互接続要素が、前記誘電体層によって境界を決定された空洞内に形成された定在波の電力の流れを案内するように動作する、請求項４１に記載のアンテナ。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの相互接続要素が、前記パッチとの関連で動作してアンテナ帯域幅を画定する、請求項４１に記載のアンテナ。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの相互接続要素が、前記パッチとの関連で動作し、前記誘電体層の前記境界内に形成された空洞の定在波共振周波数を画定する、請求項４１に記載のアンテナ。
【請求項４６】
１つ以上のマイクロストリップは複数のパッチにより実質的に中断されない、請求項１に記載のアンテナ（１００−３３００）。
【請求項４７】
少なくとも１つの共振空洞内に形成される定在波は２次元である、請求項１に記載のアンテナ（１００−３３００）。
【請求項４８】
１つ以上のマイクロストリップは複数のパッチにより実質的に中断されず、少なくとも１つの共振空洞内に形成される定在波は２次元である、請求項１に記載のアンテナ（１００−３３００）。
【請求項４９】
２次元アレイは４つ以上の放射パッチを含む、請求項１に記載のアンテナ（１００−３３００）。
【請求項５０】
２次元アレイは少なくとも４つ以上のパッチを含む、請求項２７に記載のアンテナ。
【請求項５１】
関連する導電材料は複数のマイクロストリップ導体が複数のパッチにより実質的に中断されないように給電端子を放射パッチの各々に接続する、請求項２８に記載の方法。
【請求項５２】
２次元アレイは４つ以上の放射パッチを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項５３】
放射要素の実質的に平面２次元アレイと、
２次元アレイのすぐ隣接する放射要素の各々を直接接続する送信線路と、を含むアンテナ。
【請求項５４】
放射要素の２次元アレイは４つ以上の放射要素を含む、請求項５３に記載のアンテナ。
【請求項５５】
放射要素は各々がパッチを含む、請求項５３に記載のアンテナ。
【請求項５６】
放射要素は実質的に同一形状である、請求項５３に記載のアンテナ。
【請求項５７】
放射要素は実質的に平面２次元アレイ内で実質的に等間隔とされている、請求項５３に記載のアンテナ。
【請求項５８】
導電材料は２次元アレイのすぐ隣接する放射要素の各々を接続する複数の導体を含み放射要素により実質的に中断されない、請求項５３に記載のアンテナ。
【請求項５９】
送信線路は各々が複数のマイクロストリップ導体を含む、請求項５８に記載のアンテナ。
【請求項６０】
平面２次元アレイのそれぞれの放射要素がコーナを含み放射要素のコーナにおいてすぐ隣接する放射要素の各々を導電材料が直接接続する、請求項５３に記載のアンテナ。
【請求項６１】
導電材料はマイクロストリップを含む、請求項６０に記載のアンテナ。
【請求項６２】
マイクロストリップは２次元アレイの３つ以上のすぐ隣接する放射要素を接続しマイクロストリップは放射要素のコーナにより実質的に中断されない、請求項６１に記載のアンテナ。
【請求項６３】
マイクロストリップの３つ以上のすぐ隣接する放射要素に接続された部分は実質的にまっすぐである、請求項６２に記載のアンテナ。
【請求項６４】
第１および第２の対向する表面を有する誘電材料のシートをさらに含み、第１の表面は放射要素の表面アレイの下にあり第２の表面は１つ以上の接地要素の下にある、請求項５３に記載のアンテナ。
【請求項６５】
放射要素は各々が共鳴器を含む、請求項５３に記載のアンテナ。
【国際調査報告】
2007533281.tif 000039
2007533281.tif 000040
2007533281.tif 000041
2007533281.tif 000042
2007533281.tif 000043
2007533281.tif 000044