(57)【要約】  アンテナによるマルチパスの受信は、中央領域および周辺領域上の積層インピーダンスの制御された分布を有する半透明のグランドプレーン上にアンテナを取り付けることによって低減する。中央領域は、アンテナの接地要素が配置されている連続的な導電セグメントを含む。周辺領域にわたる積層インピーダンスの分布は、集中定数回路素子によって電磁結合された、複数の導電セグメントで構成されている。半透明のグランドプレーンは、導電セグメントの所望のパターンを形成するために、誘電体基板上に金属膜を堆積し、金属膜に溝をエッチングすることによって作製できる。集中定数回路素子は、個別のデバイス、表面実装デバイス、集積回路デバイスとして作製できる。様々な半透明のグランドプレーンは、直線偏光放射および円偏光放射用に構成可能である。【選択図】図５Ａ
2013518457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランドプレーンであって、
外側境界と内側境界を備えた面を有する絶縁層であって、
前記内側境界内の表面領域からなる中央領域と、
前記内側境界と前記外側境界の間の表面領域からなる周辺領域を含む絶縁層と、
前記中央領域の全体に配置された第１導電セグメントと、
前記周辺領域の第１部分に配置され、前記第１導電セグメントと電気的に接触する第２導電セグメントと、
前記周辺領域の第２部分に配置され、前記第１導電セグメントおよび前記第２導電セグメントから離間している第３導電セグメントと、
前記第２導電セグメントおよび前記第３導電セグメントに電磁結合された集中定数回路素子を含むグランドプレーン。
【請求項２】
前記集中定数回路素子は、前記第２導電セグメントおよび前記第３導電セグメントに電磁結合された複数の集中定数回路素子のうちの１つである請求項１記載のグランドプレーン。
【請求項３】
前記集中定数回路素子は、抵抗、コンデンサ、またはインダクタのうちの少なくとも１つを含む請求項１記載のグランドプレーン。
【請求項４】
前記集中定数回路素子は第１集中定数回路素子であり、
前記周辺領域の第４部分に配置された第４導電セグメントであって、
前記第１導電セグメントと電気的に接触し、
前記第２導電セグメントから離間しており、
前記第３導電セグメントから離間している第４導電セグメントと、
前記周辺領域の第５部分に配置され、前記第１導電セグメント、前記第２導電セグメント、前記第３導電セグメント、および前記第４導電セグメントから離間している第５導電セグメントと、
前記第４導電セグメントおよび前記第５導電セグメントに電磁結合された第２集中定数回路素子をさらに含む請求項１記載のグランドプレーン。
【請求項５】
前記第１集中定数回路素子は前記第２導電セグメントおよび前記第３導電セグメントに電磁結合された複数の第１集中定数回路素子のうちの１つであり、
前記第２集中定数回路素子は前記第４導電セグメントおよび前記第５導電セグメントに電磁結合された複数の第２集中定数回路素子のうちの１つである請求項４記載のグランドプレーン。
【請求項６】
前記外側境界は、第１側と、前記第１側と平行な第２側を有する第１長方形として構成され、
前記内側境界は、前記第１側と前記第２側の間に配置され、
前記第２導電セグメントは、第２長方形として構成され、前記内側境界と前記第１側の間に配置され、
前記第３導電セグメントは、第３長方形として構成され、前記第２導電セグメントと前記第１側の間に配置され、
前記第４導電セグメントは、第４長方形として構成され、前記内側境界と前記第２側の間に配置され、
前記第５導電セグメントは、第５長方形として構成され、前記第４導電セグメントと前記第２側の間に配置される請求項４記載のグランドプレーン。
【請求項７】
前記外側境界は、第１半径を有する第１円として構成され、
前記内側境界は、第２半径を有する第２円として構成され、前記第２円は前記第１円と同心であり、前記第２半径は前記第１半径よりも小さく、
第２導電セグメントは、内側半径および外側半径を有する第１環状リングとして構成され、前記第１環状リングは、前記第１円と同心であり、前記第１環状リングの前記内側半径は、前記第２半径と等しく、前記第１環状リングの前記外側半径は、前記第１環状リングの前記内側半径よりも大きく、および第１半径よりも小さく、
第３導電セグメントは、内側半径および外側半径を有する第２環状リングとして構成され、前記第２環状リングは、前記第１円と同心であり、前記第２環状リングの前記内側半径は、前記第１環状リングの前記外側半径よりも大きく、前記第２環状リングの前記外側半径は、前記第２環状リングの前記内側半径よりも大きく、および第１半径以下である請求項１記載のグランドプレーン。
【請求項８】
前記絶縁層は、誘電体基板を含み、
前記第１導電セグメントは、第１金属膜を含み、
前記第２導電セグメントは、第２金属膜を含み、
前記第３導電セグメントは、第３金属膜を含む請求項１記載のグランドプレーン。
【請求項９】
グランドプレーンであって、
外側境界を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に配置され、前記絶縁層の前記外側境界と同じ外側境界を有する導電層であって、
内側境界内の前記導電層領域からなる中央領域と、
前記内側境界と前記外側境界の間の前記導電層領域からなる周辺領域を含む絶縁層と、
前記導電層内の溝であって、前記溝は、
前記導電層の厚みと等しい深さを有し、
前記外側境界上の第１部位、前記内側境界上の第１部位、または前記周辺領域内の第１部位に第１終点を有し、
前記外側境界上の第２部位、前記内側境界上の第２部位、または前記周辺領域内の第２部位に第２終点を有する溝と、
前記溝の一方の側の前記導電層の一部および前記溝の反対側の前記導電層の一部に電磁結合された集中定数回路素子を含むグランドプレーン。
【請求項１０】
前記集中定数回路素子は、前記溝の一方の側の前記導電層の一部および前記溝の反対側の前記導電層の一部に電磁結合された複数の集中定数回路素子のうちの１つである請求項９記載のグランドプレーン。
【請求項１１】
前記集中定数回路素子は、抵抗、コンデンサ、またはインダクタのうちの少なくとも１つを含む請求項９記載のグランドプレーン。
【請求項１２】
前記溝は、複数の溝のうちの１つである請求項９記載のグランドプレーン。
【請求項１３】
前記複数の溝内の各溝に対して、前記溝の一方の側の前記導電層の一部および前記溝の反対側の前記導電層の一部に電磁結合された少なくとも１つの集中定数回路素子をさらに含む請求項１２記載のグランドプレーン。
【請求項１４】
前記複数の溝は、溝の幾何学配列として構成される請求項１２記載のグランドプレーン。
【請求項１５】
前記幾何学配列は、
長方形の幾何学配列、ひし形の幾何学配列、三角形の幾何学的配列、または六角形の幾何学的配列のうちの１つを含む請求項１４記載のグランドプレーン。
【請求項１６】
前記絶縁層は、誘電体基板を含み、
前記導電層は、金属膜を含む請求項９記載のグランドプレーン。
【請求項１７】
アンテナシステムであって、
放射体要素と接地要素を含むアンテナと、
グランドプレーンであって、
外側境界と内側境界を備えた面を有する絶縁層であって、
前記内側境界内の表面領域からなる中央領域と、
前記内側境界と前記外側境界の間の表面領域からなる周辺領域を含む絶縁層と、
前記中央領域の全体に配置された第１導電セグメントと、
前記周辺領域の第１部分に配置され、前記第１導電セグメントと電気的に接触する第２導電セグメントと、
前記周辺領域の第２部分に配置され、前記第１導電セグメントおよび前記第２導電セグメントから離間している第３導電セグメントと、
前記第２導電セグメントおよび前記第３導電セグメントに電磁結合された集中定数回路素子を含むグランドプレーンを含み、
前記接地要素は前記中央領域上に配置されるアンテナシステム。
【請求項１８】
前記集中定数回路素子は、前記第２導電セグメントおよび前記第３導電セグメントに電磁結合された複数の集中定数回路素子のうちの１つである請求項１７記載のアンテナシステム。
【請求項１９】
前記集中定数回路素子は、抵抗、コンデンサ、またはインダクタのうちの少なくとも１つを含む請求項１７記載のアンテナシステム。
【請求項２０】
前記絶縁層は、誘電体基板を含み、
前記第１導電セグメントは、第１金属膜を含み、
前記第２導電セグメントは、第２金属膜を含み、
前記第３導電セグメントは、第３金属膜を含む請求項１７記載のアンテナシステム。
【請求項２１】
前記集中定数回路素子は第１集中定数回路素子であり、前記グランドプレーンは、
前記周辺領域の第４部分に配置された第４導電セグメントであって、
前記第１導電セグメントと電気的に接触し、
前記第２導電セグメントから離間しており、
前記第３導電セグメントから離間している第４導電セグメントと、
前記周辺領域の第５部分に配置され、前記第１導電セグメント、前記第２導電セグメント、前記第３導電セグメント、および前記第４導電セグメントから離間している第５導電セグメントと、
前記第４導電セグメントおよび前記第５導電セグメントに電磁結合された第２集中定数回路素子をさらに含む請求項１７記載のアンテナシステム。
【請求項２２】
前記第１集中定数回路素子は前記第２導電セグメントおよび前記第３導電セグメントに電磁結合された複数の第１集中定数回路素子のうちの１つであり、
前記第２集中定数回路素子は前記第４導電セグメントおよび前記第５導電セグメントに電磁結合された複数の第２集中定数回路素子のうちの１つである請求項２１記載のアンテナシステム。
【請求項２３】
アンテナシステムであって、
放射体要素と接地要素を含むアンテナと、
グランドプレーンであって、
外側境界を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に配置され、前記絶縁層の前記外側境界と同じ外側境界を有する導電層であって、
内側境界内の前記導電層領域からなる中央領域と、
前記内側境界と前記外側境界の間の前記導電層領域からなる周辺領域を含む絶縁層と、
前記導電層内の溝であって、前記溝は、
前記導電層の厚みと等しい深さを有し、
前記外側境界上の第１部位、前記内側境界上の第１部位、または前記周辺領域内の第１部位に第１終点を有し、
前記外側境界上の第２部位、前記内側境界上の第２部位、または前記周辺領域内の第２部位に第２終点を有する溝と、
前記溝の一方の側の前記導電層の一部および前記溝の反対側の前記導電層の一部に電磁結合された集中定数回路素子を含むグランドプレーンを含み、
前記接地要素は前記中央領域上に配置されるアンテナシステム。
【請求項２４】
前記集中定数回路素子は、前記溝の一方の側の前記導電層の一部および前記溝の反対側の前記導電層の一部に電磁結合された複数の集中定数回路素子のうちの１つである請求項２３記載のアンテナシステム。
【請求項２５】
前記集中定数回路素子は、抵抗、コンデンサ、またはインダクタのうちの少なくとも１つを含む請求項２３記載のアンテナシステム。
【請求項２６】
前記溝は、複数の溝のうちの１つである請求項２３記載のアンテナシステム。
【請求項２７】
前記グランドプレーンは、前記複数の溝内の各溝に対して、前記溝の一方の側の前記導電層の一部および前記溝の反対側の前記導電層の一部に電磁結合された少なくとも１つの集中定数回路素子をさらに含む請求項２６記載のアンテナシステム。
【請求項２８】
前記複数の溝は、溝の幾何学配列として構成される請求項２６記載のアンテナシステム。
【請求項２９】
前記絶縁層は、誘電体基板を含み、
前記導電層は、金属膜を含む請求項２３記載のアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してアンテナに関し、特にマルチパス受信を低減するための半透明平面グランドプレーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチパス受信は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳｓ）における測位誤差の主要な発生源である。マルチパス受信は、ナビゲーションレシーバが通常配備される複雑な環境からの反射によって生じた信号のレプリカをナビゲーションレシーバによって受信することを指す。ナビゲーションレシーバのアンテナによって受信される信号は、見通し線（直接）信号と、下にある地面および周囲の物体や障害物からの反射されたマルチパス信号との組み合わせである。反射信号は、受信信号の振幅と位相を歪める。この信号の劣化により、システムの性能と信頼性が悪化する。
【０００３】
アンテナのマルチパス除去能力を特徴付けるために一般的に使用されるパラメータは、上下比
2013518457.tif 000003
であり、ここで、Ｆ（θ）は、前方半球内の角度θにおけるアンテナ指向特性レベルであり、Ｆ（−θ）は、後方半球内のミラー角度−θにおけるアンテナ指向特性レベルである。一般的な方法では、角度θは、水平線に対して測定された仰角である（θ＝０°は水平線に対応し、θ＝９０°は天頂に対応する）。アンテナのマルチパス除去能力を推定するために、約３０°≦θ≦９０°の範囲にわたるＤＵ（θ）の値が一般的に使用される。この角度範囲にわたる上下比が約−２０ｄＢ未満の場合、マルチパス伝搬の影響が実質的に削減される。
【０００４】
マルチパスの影響は、広く平坦なグランドプレーンまたはチョークリングを備えたグランドプレーンなど、様々なアンテナ構造によって削減することができる。しかしながら、これらの構造は、アンテナのサイズと重量を増加させる。他の様々な方法が開発されている。一例として、米国特許第６，１００，８５５号は、グランドプレーン上の表面電流を抑制し、その結果、反射信号を低減するレーダー吸収材から作製されたグランドプレーンを開示している。しかしながら、この設計は、マルチパス信号を効率的に除去せず、寸法、特に高さが、ナビゲーションレシーバ用には依然として比較的大きい。さらに、レーダー吸収材は、有効電力（有効出力）の損失とそれに伴うアンテナ利得の減少を引き起こす。
【０００５】
必要とされているものは、マルチパス信号の高除去、高いアンテナ利得、コンパクトサイズを備えたグランドプレーンである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一実施形態では、積層インピーダンスの制御された分布をもつ半透明のグランドプレーン上にアンテナを取り付けることによって、アンテナによるマルチパス受信が低減される。半透明のグランドプレーンは、外側境界と内側境界を備えた表面を有する絶縁層を含む。絶縁層の表面は、内側境界内の中央領域と内側境界と外側境界との間の周辺領域に分割される。第１導電セグメントは、中央領域の全体に配置されている。第２導電セグメントは、周辺領域の第１部分に、第１導電セグメントと電気的に接触して配置されている。第３導電セグメントは、周辺領域の第２部分に、第１導電セグメントおよび第２導電セグメントから離間して配置されている。集中定数回路素子は、第２導電セグメントおよび第３導電セグメントに電磁結合されている。集中定数回路素子は、少なくとも１つの抵抗、コンデンサ、またはインダクタを含む。
【０００７】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することにより、当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】電場面と磁場面の基準直交座標系を示す。
【図１Ｂ】電場面と磁場面の基準直交座標系を示す。
【図１Ｃ】電場面と磁場面の基準直交座標系を示す。
【０００９】
【図１Ｄ】参照ビューの方向を示す。
【００１０】
【図２Ａ】入射線および反射線の参照ジオメトリを示す。
【００１１】
【図２Ｂ】接線方向と鉛直方向のベクトル成分の参照ジオメトリを示す。
【００１２】
【図３Ａ】半透明のグランドプレーンの参照ジオメトリを示す。
【図３Ｂ】半透明のグランドプレーンの参照ジオメトリを示す。
【図３Ｃ】半透明のグランドプレーンの参照ジオメトリを示す。
【００１３】
【図４Ａ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第１実施形態を示す。
【図４Ｂ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第１実施形態を示す。
【図４Ｃ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第１実施形態を示す。
【図４Ｄ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第１実施形態を示す。
【図４Ｅ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第１実施形態を示す。
【００１４】
【図５Ａ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第２実施形態を示す。
【図５Ｂ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第２実施形態を示す。
【００１５】
【図６Ａ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第３実施形態を示す。
【図６Ｂ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第３実施形態を示す。
【００１６】
【図７Ａ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第４実施形態を示す。
【図７Ｂ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第４実施形態を示す。
【００１７】
【図８Ａ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第５実施形態を示す。
【図８Ｂ】直線偏光放射用の半透明グランドプレーンの第５実施形態を示す。
【００１８】
【図９Ａ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第１実施形態を示す。
【図９Ｂ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第１実施形態を示す。
【００１９】
【図１０】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第２実施形態を示す。
【００２０】
【図１１Ａ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第３実施形態を示す。
【図１１Ｂ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第３実施形態を示す。
【図１１Ｃ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第３実施形態を示す。
【００２１】
【図１２Ａ−１２Ｂ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第４実施形態を示す。
【００２２】
【図１３Ａ−１３Ｂ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第５実施形態を示す。
【００２３】
【図１４Ａ−１４Ｂ】円偏光放射用の半透明グランドプレーンの第６実施形態を示す。
【００２４】
【図１５】プリント回路のインダクタの概略を示す。
【００２５】
【図１６】プリント回路のコンデンサの概略を示す。
【００２６】
【図１７】インピーダンス層の係数と位相のプロットを距離の関数として示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１Ａおよび図１Ｂは、ｘ軸１０２、ｙ軸１０４、ｚ軸１０６、および原点ｏ１０８によって定義された直交座標系の斜視図を示している。図１Ａに示されるように、磁場Ｈ−平面１２０は、ｙ−ｚ平面内にあり、図１Ｂに示されるように、電場Ｅ−平面１３０は、ｘ−ｚ平面内にある。
【００２８】
また、図１Ｃの斜視図に示されるように、幾何学的構成が、球面座標系に対して説明されている。点Ｐ１１６の球面座標は、（ｒ，θ，φ）で与えられ、ここで、ｒは原点ｏ１０８から測定した半径である。ここで点Ｐは、（ｒ，θ，φ）に対応する値を有する。ｘ−ｙ平面は、方位角平面と呼ばれ、ｘ軸１０２から測定したφ１０３は、方位角と呼ばれている。φ＝定数でｚ軸１０６と交差することによって定義された平面は子午面と呼ばれている。ｚ軸１０６とｘ´´軸１１２によって定義される一般的な子午面１１４が、図１Ｃに示されている。ｘ−ｚ平面とｙ−ｚ平面は、子午面の特殊な場合である。いくつかの規則では、子午線角度と呼ばれる角度θは、ｚ軸１０６から測定される（θ１０５と表記）。本明細書中で使用されるような他の規則では、角度θは、ｘ´´軸１１２から測定され（θ１０７と表記）、仰角とも呼ばれている。
【００２９】
図１Ｄは、以下に示すアンテナシステムの実施形態のビュー（観測方向）を定義する。ビューＡは＋ｙ方向に沿って観測され、ビューＢは−ｘ方向に沿って観測され、ビューＣは−ｚ方向に沿って観測される。ビューＥは、図の断面がｘ−ｚ平面に平行な断面図であり、ビューＥは、＋ｙ方向に沿って観察される。
【００３０】
図２Ａは、地球２０２の上方に位置するアンテナ２０４の概略図を示す。アンテナ２０４は、例えば、測地アプリケーション用測量三脚（図示せず）に取り付けることができる。図の平面は、Ｅ−平面（ｘ−ｚ平面）である。＋ｙ方向は、図の平面内を指している。野外環境では、＋ｚ（上）方向（天頂とも呼ばれる）は空の方向を指し、−ｚ（下）は地球の方向を指している。ここで、地球という用語は、陸環境と水環境の両方を含む。グランドプレーンと関連して使用されるような「電気的な」groundとの混乱を避けるために、土地と関連して使用されるような「地理的な」groundは、本明細書中では使用されない。
【００３１】
図２Ａでは、電磁波がｘ軸に対して入射角θでアンテナ２０４に入射する光線として表現されている。水平線は、θ＝０°に対応している。光線２１０や光線２１２などの広々とした空からの入射線は、入射角が正の値を有する。光線２１４などの地球２０２から反射した光線は、入射角が負の値を有する。ここで、入射角が正の値を有する空間領域は、直接信号領域と呼ばれている。直接信号領域は、前方半球、上部半球とも呼ばれている。ここで、入射角が負の値を有する空間領域は、マルチパス信号領域と呼ばれている。マルチパス信号領域は、後方半球、下部半球とも呼ばれている。入射線２１０は、アンテナ２０４に直接入射する。入射線２１２は、地球２０２にぶつかる。反射線２１４が入射線２１２の地球２０２からの反射によって生じる。
【００３２】
反射信号を緩和するアンテナ能力を数値的に特徴付けるために、以下の比率が一般的に使用されている。
【数１】
2013518457.tif 000004
パラメータＤＵ（θ）（上下比）は、後方半球のアンテナ指向特性レベルＦ（−θ）のミラー角度での前方半球のアンテナ指向特性レベルＦ（θ）に対する比率に等しく、Ｆは電圧レベルを表す。ｄＢで表すと、この比率は以下のようになる。
【数２】
2013518457.tif 000005
【００３３】
本発明の一実施形態に係るグランドプレーンの表面上のアンテナの電磁特性は次のようにモデル化することができる。図２Ｂは、ｘ−ｙ平面に平行なグランドプレーン２２０の概略図を示している。グランドプレーン２２０は、上部グランドプレーン表面２２２および下部グランドプレーン表面２２４を有する。グランドプレーン表面の電場および磁場の接線成分は、特定の境界条件を満たしている。図２Ｂにおいて、
2013518457.tif 000006
は、上部グランドプレーン表面２２２と平行な
2013518457.tif 000007
と、上部グランドプレーン表面２２２に直交する
2013518457.tif 000008
を有する。
2013518457.tif 000009
は、下部グランドプレーン表面２２４と平行な
2013518457.tif 000010
と、下部グランドプレーン表面２２４に直交する
2013518457.tif 000011
を有する。磁場ベクトル（図示せず）の成分は同様に定義され、
2013518457.tif 000012
は、上部グランドプレーン表面２２２と平行な
2013518457.tif 000013
と、上部グランドプレーン表面２２２に直交する
2013518457.tif 000014
は、下部グランドプレーン表面２２４と平行な
2013518457.tif 000015
と、下部グランドプレーン表面２２４に直交する
2013518457.tif 000016
を有する。
【００３４】
あるモデルでは、グランドプレーン表面上の構造素子と電気素子間の距離（下記参照）が、受信信号の波長に比べて無視できる程度であるため、近似または平均化境界条件を使用することができる。一般に、これらの境界条件は以下の関係によって表される。
【数３】
2013518457.tif 000017
ただし、
2013518457.tif 000018
等価電流の面密度であり、ＺＳは、積層インピーダンス（Ω単位で測定）である。
【００３５】
電場の境界条件は、
2013518457.tif 000019
が、グランドプレーン表面上で連続であることを特定する。磁場の境界条件は、
2013518457.tif 000020
が、グランドプレーン表面上でステップを有することを特定する。このステップの値は、
2013518457.tif 000021
一般的なケースでは、積層インピーダンスＺＳは、その要素が有効成分と無効成分と［または、同等には、係数（振幅）と位相］によって特定された複素数であるテンソルである。
【００３６】
グランドプレーンの表面の積層インピーダンスの分布は、等価電流を制御する。一実施形態では、アンテナシステムは、半透明のグランドプレーン上に配置されたアンテナを含む。半透明のグランドプレーンの特性は、以下で詳細に説明される。アンテナは、放射体要素と接地要素を含む。アンテナの接地部は、一般的にアンテナのグランドプレーンと呼ばれる。本明細書に記載のグランドプレーンとの混同を避けるために、アンテナの接地部は接地要素と呼ばれる。アンテナシステムの全体的なアンテナパターンおよび上下比は、放射器パターンと、グランドプレーンの電流によって形成されたパターンの合計によって決定される。したがって、所望のＤＵ（θ）パラメータは、グランドプレーン表面上の積層インピーダンスの分布に依存する。
【００３７】
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る半透明のグランドプレーンのビューＣを示している。半透明のグランドプレーン３００は、外側境界３０２と内側境界３０８を有する。内側境界３０８の内部の領域は、中央領域３０４と呼ばれている。内側境界３０８と外側境界３０２の間の領域は、周辺領域３０６と呼ばれている。図３Ａでは、外側境界３０２は、半径Ｒ３０１をもつ円形形状を有し、内側境界３０８は、辺Ｓ３０３をもつ正方形形状を有する。
【００３８】
図３Ｂに示されるビューＡを参照。アンテナ３４０（放射体要素と接地要素を有する）は、中央領域３０４に配置されている。アンテナ３４０の例は、パッチアンテナ、ヘリカルアンテナ、およびキャビティアンテナを含む。後述するように、中央領域３０４の上面は導電性をもつ。一般的に、アンテナ３４０の接地要素は、中央領域３０４の導電性表面と電気的に接触している。一実施形態では、半透明のグランドプレーン３００は、パッチアンテナの一体型接地要素として機能し、放射体パッチが、中央領域３０４の上方に配置され、放射体パッチと中央領域３０４は、空気などの誘電体または誘電基板によって分離されている。別の一実施形態では、半透明のグランドプレーン３００は、パッチアンテナ用の独立した補助グランドプレーンとして機能し、アンテナ３４０は、誘電体によって分離した放射体パッチおよび接地要素を含む完全にスタンドアロンのパッチアンテナであり、その後、アンテナ３４０が、マルチパス受信を低減するために半透明のグランドプレーン３００の中央領域３０４上に配置される。
【００３９】
一般的には、外側境界と内側境界は、独立したユーザ定義の形状を有することができる。形状の他の例としては、楕円、矩形、および六角形を含む。ユーザ定義の形状は、例えば、特殊用途のアンテナ設計技術者によって指定される。一実施形態では、内側境界３０８の形状は、アンテナ３４０の形状に適合するように設計される。一実施形態では、内側境界３０８と外側境界３０２は、共通の幾何学的中心を有する。
【００４０】
図３Ｃは、本発明の一実施形態に係る半透明のグランドプレーン３００のビューＥを示す。半透明のグランドプレーン３００は、絶縁層３３０上に配置された導電層３２０を含む。導電層３２０の厚さはＴ１３０５であり、絶縁層３３０の厚さはＴ２３０７である。一実施形態では、絶縁層３３０は誘電体基板であり、導電層３２０は誘電体基板上に堆積した金属膜である。半透明のグランドプレーン３００は、例えば、プリント回路基板から作製することができる。中央領域３０４では、導電層３２０は１つの連続導電セグメントである。周辺領域３０６では、導電層３２０は、複数の導電セグメントに分けられている。周辺領域３０６では、導電層３２０は、構造的および電気的要素でパターン化されている。構造的および電気的要素の具体例を以下で説明する。
【００４１】
中央領域３０４では、積層インピーダンスは、（残留損失によるが）ほぼゼロである。周辺領域３０６では、積層インピーダンスのユーザ指定の分布（振幅と位相の両方）が生成される。位相は−９０°〜＋９０°の範囲で制御される。
【００４２】
一実施形態において、周辺領域３０６では、導電層内に溝一式を構成し、溝の上または内部に集中定数回路素子一式を構成することによって、積層インピーダンスの所望の分布が生成される。ここで、集中定数回路素子は、１つの抵抗（Ｒ）、１つのコンデンサ（Ｃ）、１つのインダクタ（Ｃ）、および抵抗、コンデンサ、インダクタ（ＲＣＬ）の任意の組み合わせを含む。抵抗、コンデンサ、およびインダクタは、任意の直列、並列、または直列・並列の組み合わせで電気的に接続することができる。設定可能な集中定数回路素子は、積層インピーダンスの係数（振幅）および位相（または等価なものとして、積層インピーダンスの有効成分と無効成分）の両方の分布の制御を可能にする。無効成分の制御により、有効電力損失の低減が可能となる。なお、積層インピーダンスは、絶縁層の特性（例えば、厚さや誘電率など）に依存している。
【００４３】
いくつかの実施形態では、集中定数回路素子は、ワイヤおよびはんだ接合によって接続された個別のデバイス（例えば、個別の抵抗、インダクタ、コンデンサなど）である。いくつかの実施形態では、表面実装デバイス（表面実装技術を用いたデバイス）が使用される。いくつかの実施形態では、集中定数回路素子は、誘電体基板上に薄膜（導電性または絶縁性）から集積回路デバイスとして製造される。例えば、抵抗は有効電力損失を有する薄膜から作製することができ、インダクタは蛇行形状を有する金属薄膜から作製することができ、コンデンサは櫛形形状を有する金属膜から作製することができる。個別のデバイス、表面実装デバイス、集積回路デバイスの組み合わせを使用することができる。
【００４４】
入射電磁波の一部が伝達され、一部は反射されるので、半透明なグランドプレーン３００は、半透明グランドプレーンと呼ばれる。アンテナの性能を特徴付ける際に、受信モードの特性は、（既知の相反定理によれば）送信モードの特性に対応する。送信モードでは、典型的な完全に導電性のグランドプレーンによって、下向きの電磁場が、グランドプレーンの端部にわたって入射電磁場の回折から生じる。入射電磁場は、グランドプレーン上に配置されたアンテナによって生成される。半透明のグランドプレーンによって、グランドプレーン表面を通る入射電磁場の部分的な伝達と、グランドプレーンの端部にわたる入射電磁場の回折の２つの効果から、下向きの電磁場が生じる。完全に導電性のグランドプレーンでは、電磁場の振幅（大きさ）および位相の分布を制御することはできない。しかしながら、半透明のグランドプレーンでは、電磁場の振幅および位相の分布の両方を制御することができる。
【００４５】
図１５は、誘電体基板上に作製した薄膜インダクタ１５００の一例を示している。導体１５０２は、蛇行形状を有する金属ストリップである。入力／出力ポートは、接点１５０４および接点１５０６である。設計パラメータは、幅Ｗ１５０１と、外側長さＬｅ１５０３と、内側長さＬｉ１５０５と、間隔Ｓ１５０７を含む。
【００４６】
図１６は、誘電体基板上に作製した薄膜コンデンサ１６００の一例を示している。電極１６０２および電極１６０８は、櫛形（噛み合わされた）形状を有する。入力／出力ポートは、接点１６３０および接点１６３２である。電極１６０２および電極１６０８は、チャネル１６２０によって区切られている。電極１６０２のフィンガー１６０４およびフィンガー１６０６は、電極１６０８のフィンガー１６１２およびフィンガー１６１０と噛み合っている。設計パラメータは、フィンガーの長さＬ１６０１、間隔ｄ１６０３、および幅ｂ１６０５を含む。
【００４７】
図４Ａ〜図４Ｅは、直線偏光放射用に構成された、本発明の一実施形態に係る、半透明のグランドプレーン４００の一実施形態を示す。図４Ｂに示されるビューＣを参照。半透明のグランドプレーン４００は、長方形の形状をもつ外側境界４０２と、円形の形状をもつ内側境界４０８を有する。外側境界４０２の下辺は、辺４０３と表記されており、外側境界４０２の上辺は、辺４０７と表記されている。辺４０３と辺４０７は、ｘ軸に平行である。外側境界４０２の左辺は、辺４０５と表記されており、外側境界４０２の右辺は、辺４０９と表記されている。辺４０５と辺４０９は、ｙ軸に平行である。外側境界４０２の左下隅を基準点４０１と表記している。外側境界４０２の寸法は、ｘ軸に沿ってＬ１４１３であり、ｙ軸に沿ってＬ２４１５である。
【００４８】
内側境界４０８は、半径Ｒ４１１を有する。外側境界４０２と内側境界４０８は共通の幾何学的中心ｏ１０８を有する。内部境界４０８内の領域は、中央領域４０４と呼ばれ、内側境界４０８と外側境界４０２との間の領域は、周辺領域４０６と呼ばれている。
【００４９】
図４ＤのビューＥを参照。半透明のグランドプレーン４００は、絶縁層４３０上に配置された導電層４２０を含む。一例では、導電層４２０は薄い金属膜であり、絶縁層４３０は誘電体基板である。導電層４２０の厚さはＴ１４２７であり、絶縁層４３０の厚さはＴ２４２９である。図４Ｄの更なる詳細が、以下で説明される。
【００５０】
図４ＡのビューＣを参照。周辺領域４０６は、３つの周辺小領域に分割され、周辺小領域４０６−１、周辺小領域４０６−２、および周辺小領域４０６−３と表記される（点線の四角形で示される）。周辺小領域４０６−１および周辺小領域４０６−２には、ｙ軸に平行な溝一式がある。溝４５０−１、溝４５０−２、溝４５０−３、溝４５０−４として示された４つの溝が、周辺小領域４０６−１内に構成される。溝４５０−５、溝４５０−６、溝４５０−７、溝４５０−８として示された４つの溝が、周辺小領域４０６−２内に構成される。
【００５１】
周辺小領域４０６−１および周辺小領域４０６−３の断面図を示す図４Ｄを戻って参照。溝４５０−１、溝４５０−２、溝４５０−３、溝４５０−４は、導電層４２０の全体の厚さを貫通し、すなわち、（Ｚ軸に沿って測定される）溝の深さは導電層の厚さに等しい。例えば、溝は導電層４２０のフォトリソグラフィーパターニングおよびエッチングにより作製することができる。周辺小領域４０６−２内の溝４５０−５、溝４５０−６、溝４５０−７、溝４５０−８（図４Ａを参照）は、図４Ｄに示されるものと類似である。周辺小領域４０６−３には溝はなく、導電層４０２は連続している。
【００５２】
再び図４Ａを参照。２９個の集中定数回路素子一式が、各々の溝を横切ってある。一番左の溝である溝４５０−１を横切って、集中定数回路素子が、集中定数回路素子４６１−１から集中定数回路素子４６１−２９として示されている。一番右の溝である溝４５０−８を横切って、集中定数回路素子が、集中定数回路素子４６８−１から集中定数回路素子４６８−２９として示されている。他の溝を横切って、集中定数回路素子が同様に示されている。図を簡略化するために、全ての名称が表示されていない。
【００５３】
溝および集中定数回路素子の構成の更なる詳細を示している図４ＣのビューＣを参照。基準点４０１は、座標（ｘ０，ｙ０）を有する。溝は、ｘ＝（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，…，ｘ８）において、ｙ軸に平行に走る。集中定数回路素子は、ｙ＝（ｙ１，ｙ２，…，ｙ２９）において、ｘ軸に平行な直線に沿って配置されている。一般的には、溝の間の間隔（Δｘ）は、変化させることができる。いくつかの実施形態では、溝の間隔は一定である。一般的には、集中定数回路素子間の間隔（Δｙ）は、同じ溝に沿って独立に、および異なる溝に沿って独立に変化させることができる。いくつかの実施形態では、集中定数回路素子間の間隔は一定である。
【００５４】
集中定数回路素子は、溝に対して垂直に整列されており、すなわち、集中定数回路素子の長手軸は、十字である溝の長手軸に垂直である。集中定数回路素子は、２ポートデバイスとしてモデル化することができる。集中定数回路素子の長手軸は、一方のポートから他方のポートへと電流が沿って流れる軸である。２つのポート間の電流の流れは、直線で近似することができる。
【００５５】
周辺小領域４０６−１内の溝および集中定数回路素子の詳細を示している図４Ｄを再び参照。溝４５０−１、溝４５０−２、溝４５０−３、溝４５０−４の中心線の位置は、それぞれ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）である。参考のために、辺４０５の位置は、位置ｘ０と表記されている。溝の幅はＷ２４２３と表記されている。図４Ｄに示される実施形態では、各溝は同じ幅を有している。一般に、各溝は異なる幅を有することができる。
【００５６】
溝は、ｙ軸に平行に走る導電性ストリップ（導電性ストリップ４２０−１、導電性ストリップ４２０−２、導電性ストリップ４２０−３、導電性ストリップ４２０−４、導電性ストリップ４２０−５）として構成される導電セグメントに導電層４２０を分割する。導電性ストリップの幅は、Ｗ１４２１で表記されている。図４Ｄに示される実施形態では、導電性ストリップ４２０−１、導電性ストリップ４２０−２、導電性ストリップ４２０−３、および導電性ストリップ４２０−４は、同じ幅を有する。一般に、各導電性ストリップは、異なる幅を有することができる。なお、本実施形態では、導電性ストリップ４２０−５は、周辺小領域４０６−３を横切って延びている。
【００５７】
溝の両側の導電性ストリップは、電磁集中回路素子によって電磁結合される。ここで、電磁結合は、集中定数回路素子の２つのポート間の直接電気経路による結合（例えば、抵抗）と、集中定数回路素子の２つのポート間の直接電気経路無しの結合（例えば、コンデンサ）の両方を含む。図４Ｄでは、集中定数回路素子は、集中定数回路素子４６１−１５、集中定数回路素子４６２−１５、集中定数回路素子４６３−１５、集中定数回路素子４６４−１５として示されている。集中定数回路素子の長さは、Ｗ３４２５と表記されている。
【００５８】
代表的なアセンブリとして、導電性ストリップ４２０−３および導電性ストリップ４２０−４で囲まれた溝４５０−３を検討する。集中定数回路素子４６３−１５は、溝４５０−３を横切って導電性ストリップ４２０−３から導電性ストリップ４２０−４への電磁結合ブリッジを形成している。集中定数回路素子４６３−１５は、導電性ストリップ４２０−３に電気的に接続され、導電性ストリップ４２０−４に電気的に接続されている。代表的な電気的接続が、電気的接続４７０として示されている。電気的接続４７０の例は、はんだ接合である。
【００５９】
別の一実施形態（図４Ｅ）では、集中定数回路素子４６３−１５は、溝４５０−３内に配置されている。集中定数回路素子４６３−１５は、導電性ストリップ４２０−３に電気的に接続され、導電性ストリップ４２０−４に電気的に接続されている。代表的な電気的接続が電気的接続４７２として示されている。電気的接続４７２の例は、ワイヤボンドである。
【００６０】
再び、図４Ａを参照。一般的に、溝の数は、ユーザ定義のパラメータであり、溝を横切る集中定数回路素子の数は、ユーザ定義のパラメータである。溝を横切る集中定数回路素子の数は、各溝に対して独立して変化させることができる。いくつかの実施形態では、各溝を横切る集中定数回路素子の数は同じである。最小限の構成では、周辺領域４０６内に１つの集中回路素子を有する１つの溝がある。
【００６１】
直線偏光放射体は、半透明のグランドプレーンに電流を誘導する。集中定数回路素子を介して溝に直交して電流が流れる。図４Ａを参照すると、ｘ軸に平行に電流が流れる。上記のように、集中定数回路素子は、半透明のグランドプレーンの導電層に電磁結合されている。溝および集中定数回路素子の構成は、電流の振幅および位相の特定の分布を生成する。この分布は、上下比を制御する。
【００６２】
直接の直線偏光放射に加えて、放射体は、寄生放射を放射する。寄生放射の方向は、直接放射に直交している。寄生放射は、直接放射に対して交差偏光である（偏極ベクトル間に９０度の差をもつ）。したがって、直交する電流成分があり、電流の流れは、厳密には溝に垂直ではない（つまり、電流はｘ軸に厳密に平行ではない）。電流の寄生成分を補償し、異なる偏波面に対して所望の上下比を生成するために、溝および集中定数回路素子とで別の構成が使用される。
【００６３】
図５Ａ（ビューＣ）は、直線偏光放射用に構成された半透明のグランドプレーンの別の一実施形態を示している。半透明のグランドプレーン５００は、グランドプレーン４００内の主要な溝（ｙ軸に平行）に垂直に交差溝（ｘ軸に平行）があることを除いて、グランドプレーン４００と同様である。周辺小領域４０６−１では、交差溝一式は、交差溝５１０−１から交差溝５１０−１４として示されている。周辺小領域４０６−２では、交差溝一式は、交差溝５１０−１５から交差溝５１０−２８として示されている。なお、交差溝を横切って、集中定数回路素子は配置されていない。交差溝は、一連の長方形として構成される導電セグメント一式に導電性ストリップを分割する。
【００６４】
図５Ｂ（ビューＣ）は、交差溝一式の間隔の詳細を示している。交差溝の中心線がｙ＝（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，…）に位置している。一般的に、交差溝の間隔（ΔＹ）は変えることができる。いくつかの実施形態では、間隔は一定である。交差溝の数は、ユーザ定義のパラメータである。一実施形態では、周辺小領域４０６−１内に１つの交差溝と、周辺小領域４０６−２内に１つの交差溝がある。
【００６５】
図６Ａ（ビューＣ）は、直線偏光放射用に構成された（グランドプレーン６００として参照される）半透明のグランドプレーンの別の一実施形態を示している。周辺小領域４０６−１には、１２個の平行溝６１０−１から６１０−１２までの第１の一式と、１２個の平行溝６２０−１から６２０−１２までの第２の一式がある。周辺小領域４０６−２には、１２個の平行溝６１０−１３から６１０−２４までの第１の一式と、１２個の平行溝６２０−１３から６２０−１４までの第２の一式がある。集中定数回路素子一式が、溝を横切って配置されている。代表的な集中定数回路素子が、集中定数回路素子６６１−Ｉおよび集中定数回路素子６６１−Ｊとして示されている。溝は、ひし形またはひし形の一部の配列を形成する。溝は、ひし形またはひし形の一部として構成される導電セグメントの配列に導電層を分割する。
【００６６】
図６Ｂは、１つのひし形の詳細を示している。ｘ軸およびｙ軸にそれぞれ平行な局所基準軸一式ｘ´軸６３２およびｙ´軸６３４が示される。（辺６８１、辺６８２、辺６８３、辺６８４として示されている）ひし形の４辺は、それぞれの長さＳ６３１を有する。頂角はα６３３である。集中定数回路素子６６１−Ａは、辺６８１を横切って接続され、集中定数回路素子６６１−Ｂは、辺６８２を横切って接続され、集中定数回路素子６６１−Ｃは、辺６８３を横切って接続され、集中定数回路素子６６１−Ｄは、辺６８４を横切って接続されている。この実施形態では、集中定数回路素子と溝の間の角度は９０度である。
【００６７】
図７Ａ（ビューＣ）は、直線偏光放射用に構成された半透明のグランドプレーン（半透明のグランドプレーン７００として参照される）の別の一実施形態を示している。周辺小領域４０６−１および周辺小領域４０６−２には、溝一式と、溝を横切る集中定数回路素子一式がある。溝は、正三角形または正三角形の一部の配列を形成する。溝は、正三角形または正三角形の一部として構成される導電セグメントの配列に導電層を分割する。
【００６８】
図７Ｂは、１つの三角形の詳細を示している。ｘ軸およびｙ軸にそれぞれ平行な局所基準軸一式ｘ´軸７３２およびｙ´軸７３４が示される。（辺７８１、辺７８２、辺７８３として示されている）三角形の３辺は、それぞれの長さＳ７３１を有する。集中定数回路素子７９１は、辺７８１を横切って接続され、集中定数回路素子７９２は、辺７８２を横切って接続され、集中定数回路素子７９３は、辺７８３を横切って接続されている。この実施形態では、集中定数回路素子と溝の間の角度は９０度である。
【００６９】
図８Ａ（ビューＣ）は、直線偏光放射用に構成された半透明のグランドプレーン（半透明のグランドプレーン８００として参照される）の別の一実施形態を示している。周辺小領域４０６−１および周辺小領域４０６−２には、溝一式と、溝を横切る集中定数回路素子一式がある。溝は、正六角形または正六角形の一部の配列を形成する。溝は、正六角形または正六角形の一部として構成される導電セグメントの配列に導電層を分割する。
【００７０】
図８Ｂは、１つの六角形の詳細を示している。ｘ軸およびｙ軸にそれぞれ平行な局所基準軸一式ｘ´軸８３２およびｙ´軸８３４が示される。（辺８８１〜辺８８６として示されている）六角形の６辺は、それぞれの長さＳ８３１を有する。集中定数回路素子８９１〜集中定数回路素子８９６は、それぞれ辺８８１〜辺８８６を横切って接続されている。この実施形態では、集中定数回路素子と溝の間の角度は９０度である。
【００７１】
図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａでは、半透明のグランドプレーンは、直線偏光放射用に構成されている。溝と集中定数回路素子一式は、半透明のグランドプレーンの左側に沿った矩形領域内および右側に沿った矩形領域内に構成されている。円偏光放射用に構成された半透明のグランドプレーンの実施形態では、溝と集中定数回路素子の同様の構成が、グランドプレーンの４つの全ての辺に沿って構成される。
【００７２】
円偏光放射用に、放射体は、グランドプレーンの中心から外側境界へ向けられた半径方向成分と、中心の周りの円に沿って向けられた方位角成分の２つの電流成分を誘導する。上下比は、２つの互いに直交する面（ＥおよびＨ面）内で決定される。２つの直交電流成分を有する円偏光アンテナに対しては、グランドプレーンの中心に対する２つの直交する平面内で所望の上下比を達成するために、溝および集中定数回路素子とで異なる構成が使用される。
【００７３】
図９Ａ（ビューＣ）は、円偏光用に構成された半透明のグランドプレーンの一実施形態を示している。半透明のグランドプレーン９００は、円形形状を有する外側境界９０２と、円形形状を有する内側境界９０８を有する。内側境界９０８内の領域は、中央領域９０４と呼ばれている。内側境界９０８と外側境界９０２との間の領域は、周辺領域９０６と呼ばれている。
【００７４】
ｘ−ｙ平面に直交する断面図（図示せず）は、図３Ｃおよび図４Ｄで示されたものと同様である。中央領域９０４内は、導電層が連続している。周辺領域９０６内には、同心円一式として構成された溝一式があり、溝９５０−１、溝９５０−２、溝９５０−３として示されている。溝は、環状リング一式として構成された導電セグメントに導電層を分割している。各溝を横切って集中定数回路素子一式がある。溝および集中定数回路素子の形状は、１２セクタの繰り返し配列を形成しており、セクタσ１９１０−１からセクタσ１２９１０−１２として示されている。
【００７５】
図９Ｂは、追加の寸法の詳細を示している。外側境界９０２は、半径Ｒ１９０１を有しており、内側境界９０８は、半径Ｒ２９０３を有している。溝９５０−１、溝９５０−２、溝９５０−３の半径は、それぞれｒ１９１１、ｒ２９１３、ｒ３９１５である。
【００７６】
代表的なセクタσ１９１０−１の詳細が、図９Ｂに示されている。方位角αは、ｙ軸から時計回りに測定される。セクタσ１９１０−１はα＝０で始まり、α＝Δα１９２１で終わる。溝９５０−１、溝９５０−２、溝３に沿って、α＝０に集中定数回路素子が配置され、これらの集中定数回路素子はそれぞれ、集中定数回路素子９６１−１、集中定数回路素子９６２−１、集中定数回路素子９６３−１として参照される。溝９５０−１に沿って、集中定数回路素子９６１−１がセクタσ１内で唯一の集中定数回路素子であり、集中定数回路素子９６１−２はセクタσ２９１０−２の開始位置に配置されている。溝９５０−１に沿って、集中定数回路素子は、角度増減値Δα１で区切られている。
【００７７】
溝９５０−２に沿って、セクタσ１内の集中定数回路素子は、集中定数回路素子９６２−１、集中定数回路素子９６２−２、集中定数回路素子９６２−３であり、集中定数回路素子９６２−４がセクタσ２９１０−２の開始位置に配置されている。溝９５０−２に沿って、集中定数回路素子は、角度増減値Δα２９２２で区切られている。
【００７８】
溝９５０−３に沿って、セクタσ１内の集中定数回路素子は、集中定数回路素子９６３−１、集中定数回路素子９６３−２であり、集中定数回路素子９６３−３がセクタσ２９１０−２の開始位置に配置されている。溝９５０−３に沿って、集中定数回路素子は、角度増減値Δα３９２３で区切られている。
【００７９】
図９Ａおよび図９Ｂに示される実施形態では、集中定数回路素子は、放射状の線に沿って整列し、円形の溝と９０度で交差している。
【００８０】
一般に、円形溝の数、各円形溝の半径、各円形溝を横切る集中定数回路素子の数、各円形溝を横切る集中定数回路素子間の角度増減値は、ユーザ定義のパラメータである。なお、特定の円形溝を横切る隣接する集中定数回路素子間の角度増減値は、独立して変化させることができる。いくつかの実施形態では、角度増減値は同じである。
【００８１】
図１０（ビューＣ）は、円偏光用に構成された半透明のグランドプレーン（半透明のグランドプレーン１０００として参照される）の別の一実施形態を示している。周辺領域９０６内には、同心円一式として構成された溝の第１の一式があり、円形溝１０５０−１、円形溝１０５０−２、円形溝１０５０−３として示されている。溝の第２の一式は、放射状の線分一式として構成されている。放射状の溝１０６０−Ｉ（Ｉ＝１〜１２）は、外側境界９０２から円形溝１０５０−１まで走っている。放射状の溝１０７０−Ｊ（Ｊ＝１〜１２）は、円形溝１０５０−１から円形溝１０５０−２まで走っている。放射状の溝１０８０−Ｋ（Ｋ＝１〜１２）は、円形溝１０５０−２から円形溝１０５０−３まで走っている。図面を簡略化するために、放射状の溝の全てを明示的に示していない。
【００８２】
集中定数回路素子一式は、各円形溝を横切って、各放射状の溝を横切って配置される。集中定数回路素子１０５１−Ｌ（Ｌ＝１〜１２）は、円形溝１０５０−１を横切って配置され、集中定数回路素子１０５２−Ｍ（Ｍ＝１〜１２）は、円形溝１０５０−２を横切って配置され、集中定数回路素子１０５３−Ｎ（Ｎ＝１〜１２）は、円形溝１０５０−３を横切って配置されている。集中定数回路素子１０６１−Ｉは、放射状の溝１０６０−Ｉを横切って配置され、集中定数回路素子１０７１−Ｊは、放射状の溝１０７０−Ｊを横切って配置され、集中定数回路素子１０８１−Ｋは、放射状の溝１０８０−Ｋを横切って配置されている。図面を簡略化するために、全ての集中定数回路素子が明示的に示していない。
【００８３】
図示の実施形態では、放射状の溝を横切って位置する１つの集中定数回路素子がある。他の実施形態では、複数の集中定数回路素子が、放射状の溝を横切って配置され、集中定数回路素子の数は、各放射状の溝に対して独立に変化させることができる。一般的に、円形溝の数および半径、放射状の溝の数および位置、集中定数回路素子の数および位置は、ユーザ定義のパラメータである。
【００８４】
図１２Ａ、図１３Ａ、図１４Ａ（全てビューＣ）は、円偏光用に構成された半透明のグランドプレーンの他の実施形態を示している。
【００８５】
図１２Ａを参照。グランドプレーン１２００の周辺領域９０６には、溝一式と、溝を横切る集中定数回路素子一式がある。溝は、正三角形の配列を形成している。図１２Ｂは、１つの三角形１２０２の詳細拡大図を示している。三角形の３辺（辺１２８１、辺１２８２、辺１２８３として示されている）は、各々長さＳを有する。集中定数回路素子１２９１は辺１２８１を横切って接続され、集中定数回路素子１２９２は辺１２８２を横切って接続され、集中定数回路素子１２９３は辺１２８３を横切って接続されている。この実施形態では、集中定数回路素子と溝の間の角度は９０度である。一般的には、各辺を横切る集中定数回路素子の数は、ユーザ定義のパラメータである。
【００８６】
図１３Ａを参照。半透明のグランドプレーン１３００の周辺領域９０６には、溝一式と、溝を横切る集中定数回路素子一式がある。溝は、ひし形の配列を形成している。図１３Ｂは、１つのひし形の詳細拡大図を示している。ひし形の４辺（辺１３８１、辺１３８２、辺１３８３、辺１３８４として示されている）は、各々長さＳを有する。集中定数回路素子１３９１は辺１３８１を横切って接続され、集中定数回路素子１３９２は辺１３８２を横切って接続され、集中定数回路素子１３９３は辺１３８３を横切って接続され、集中定数回路素子１３９４は辺１３８４を横切って接続されている。この実施形態では、集中定数回路素子と溝の間の角度は９０度である。一般的には、各辺を横切る集中定数回路素子の数は、ユーザ定義のパラメータである。
【００８７】
図１４Ａを参照。半透明のグランドプレーン１４００の周辺領域９０６には、溝一式と、溝を横切る集中定数回路素子一式がある。溝は、正六角形の配列を形成している。図１４Ｂは、１つの六角形の詳細拡大図を示している。六角形の６辺（辺１４８１〜辺１４８６として示されている）は、各々長さＳを有する。集中定数回路素子１４９１〜集中定数回路素子１４９６は、それぞれ辺１４８１〜辺１４８６を横切って接続される。この実施形態では、集中定数回路素子と溝の間の角度は９０度である。一般的には、各辺を横切る集中定数回路素子の数は、ユーザ定義のパラメータである。
【００８８】
図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃにおいて、各溝は、２つの端点によって定義することができる。各端点は、外側境界上の部位、内側境界上の部位、または周辺領域内の部位のいずれかにある。端点は、中央領域内に存在することはできない。
【００８９】
図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃにおいて、外側境界は円形形状を有し、内側境界は円形形状を有する。一般的には、外側境界および内側境界は、異なる形状を有することができる。例えば、（図３Ａに示されるように）外側境界は円形形状を有し、内側境界は正方形形状を有することができる。別の一例として、（図５Ａに示されるように）外側境界は長方形形状を有し、内側境界は円形形状を有することができる。
【００９０】
図１１Ａ（ビューＣ）は、円偏光用に構成された半透明のグランドプレーン（半透明のグランドプレーン１１００として参照される）の別の一実施形態を示している。中央領域９０４は、絶縁層上に配置された連続的な導電層を有する。周辺領域９０６は、絶縁層上に配置された１１１０−１〜１１０１−２５として示される導電性ストリップ一式を有する。図示の実施形態では、導電性ストリップは、放射状の線に沿って配向している。一般的に、導電性ストリップの数は、ユーザ定義のパラメータであり、各導電性ストリップの位置、方向、長さ、幅は、各導電性ストリップに対して独立に指定することができるユーザ定義のパラメータである。一般的に、各導電性ストリップの形状および寸法は、各導電性ストリップに対して独立に指定することができる。各導電性ストリップの幅を横切って１以上の溝があるが、溝の数はユーザ定義のパラメータである。各集中定数回路素子は溝を横切っている。一般的には、複数の集中定数回路素子が、溝を横切って配置可能であり、集中定数回路素子の数は、ユーザ定義のパラメータである。最小限の構成では、周辺領域９０６は、１つの溝および１つの集中定数回路素子を有する中央領域９０４と電気的に接触する１つの導電性ストリップを含む。
【００９１】
図１１Ｂ（ビューＣ）および図１１Ｃ（ビューＥ）は、代表的な導電性ストリップである導電性ストリップ１１１０−１の詳細を示している。図１１Ｂを参照。導電性ストリップ１１１０−１は、ｘ軸に沿って長さｌ１１１７１を有し、ｙ軸に沿って幅ｌ２１１７３を有する。導電性ストリップ１１１０−１の幅を横切って、溝１１５１−１〜溝１１５１−６として示される６本の溝一式がある。各溝を横切って集中定数回路素子があり、それぞれ集中定数回路素子１１５２−１〜集中定数回路素子１１５２−６として示されている。
【００９２】
図１１Ｃを参照。導電性ストリップ１１１０−１は、絶縁層１１３０上に配置されており、一実施形態では、絶縁層１１３０は誘電体基板である。導電性ストリップ１１１０−１の厚さは、Ｔ１１１３７である。絶縁層１１３０の厚さは、Ｔ２１１３９である。溝１１５１−１〜溝１１５１−６の中心線は、それぞれｘ＝（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５，ｘ６）に位置する。参考のために、外側端部はｘ＝ｘ０に位置し、内側端部はｘ＝ｘ７に位置する。
【００９３】
溝は、導電性ストリップ１１１０−１を７つの導電セグメント一式に分割する。導電セグメントは、導電セグメント１１２０−０から導電セグメント１１２０−６として示されている。導電セグメントの長さは、Ｗ１１１３１である。図示の実施形態では、導電セグメントの長さは同じである。一般的に、導電セグメントの長さは変化させることができる。溝の幅は、Ｗ２１１３３である。図示の実施形態では、溝の幅は同じである。一般的には、溝の幅は変化させることができる。集中定数回路素子は、溝を横切って電気的に接続されている。集中定数回路素子の長さは、Ｗ３１１３５である。例えば、集中定数回路素子１１５２−２は、電気的接続１１３０によって導電セグメント１１２０−２および導電セグメント１１２０−１に電気的に接続されている。
【００９４】
図１７において、プロット１７０２は、本発明の実施形態に係る半透明のグランドプレーンの平均積層インピーダンスの係数（振幅）分布のプロットであり、プロット１７０４は、位相分布のプロットである。値は、放射体無しで決定される。横軸は、グランドプレーンの中心からの距離（ｍｍ単位）を表す。この分布によって、全地球測位システム（ＧＰＳ）のＬ１、Ｌ２、およびＬ５周波数帯域に亘って、上下比は半透明のグランドプレーンの上方の３０〜９０度の仰角に対して−２０ｄＢ未満である。
【００９５】
前述の詳細な説明は、あらゆる点で模式的、例示的なものであり、限定的なものではないことを理解すべきである。また、本明細書内で開示される発明の範囲は、詳細な説明から決定されるのではなく、むしろ特許法によって許可される全ての範囲にしたがって解釈されることを理解すべきである。本明細書内で図示され、説明された実施形態は、本発明の原理の単なる例示であり、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者は様々な変形形態を実施することができることを理解すべきである。当業者は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、他の様々な構成の組み合わせを実施することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ−１２Ｂ】
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【図１３Ａ−１３Ｂ】
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【図１４Ａ−１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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