(57)【要約】      （修正有）【課題】広帯域周波数選択偏光器が提供される。【解決手段】広帯域周波数選択偏光器１０は、少なくとも２つのそれぞれの平面３３１、３３２内の少なくとも２つの金属シート３０１、３０２における第１周波数スロット１０５のアレイ１００、１０１と、少なくとも２つのそれぞれの平面内の少なくとも２つの金属シートにおいて第１周波数スロット１０５のアレイ１００、１０１とともに散在する第２周波数スロット１１５のアレイ１１０、１１１と、を備える。少なくとも２つの平面を介して伝搬するリニア偏光された広帯域ラジオ周波数（ＲＦ）信号内の第１周波数のＲＦ信号２０１の偏光は、負の方向へ第１角度回転されるか、回転されないか、のいずれか１つである。リニア偏光された広帯域ＲＦ信号内の第２周波数のＲＦ信号２０２の偏光は、正の方向へ第２角度回転される。【選択図】図１Ａ
2015019368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域周波数選択偏光器（１０）であって、
少なくとも２つのそれぞれの平面（３３１／３３２）内の少なくとも２つの金属シート（３０１／３０２）における第１周波数スロット（１０５）のアレイ（１００／１０１）と、
少なくとも２つのそれぞれの平面内の少なくとも２つの金属シートにおいて前記第１周波数スロットのアレイとともに散在する第２周波数スロット（１１５）のアレイ（１１０／１１１）と、を備え、
前記少なくとも２つの平面を介して伝搬するリニア偏光された広帯域ラジオ周波数（ＲＦ）信号（２００）内の第１周波数のＲＦ信号（２０１）の偏光（Ｅ１ｉｎ）は、負の方向へ第１角度（−α）回転されるか、回転されないか、のいずれか１つであり、
リニア偏光された広帯域ＲＦ信号内の第２周波数のＲＦ信号（２０２）の偏光（Ｅ２ｉｎ）は、正の方向へ第２角度（＋α）回転される、
広帯域周波数選択偏光器（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の広帯域周波数選択偏光器（１０）において、
前記第１周波数ラジオ周波数（ＲＦ）信号（２０１）の偏光（Ｅ１ｉｎ）は、前記第１角度（α）回転され、前記第１角度及び前記第２角度は、４５度であり、前記少なくとも２つの平面を介して送信された前記第１周波数ＲＦ信号（２０５）は、前記少なくとも２つの平面を介して送信された前記第２周波数ＲＦ信号（２０６）に対して直交偏光される、
広帯域周波数選択偏光器（１０）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の広帯域周波数選択偏光器（１０）において、
前記第１周波数ラジオ周波数（ＲＦ）信号（２０１）の偏光（Ｅ１ｉｎ）は、前記第１角度（α）回転され、前記少なくとも２つの平面は、第１Ｘ−Ｙ平面（３３１）及び第２Ｘ−Ｙ平面（３３２）を含み、前記少なくとも２つの金属シートは、第１スロットシート（３０１）及び第２スロットシート（３０２）を備え、
前記広帯域周波数選択偏光器（１０）は、さらに、
前記第１Ｘ−Ｙ平面内の前記第１スロットシートであって、
前記第１周波数（ｆ１）のための第１パスバンド（２２５）を有する前記第１周波数スロット（１０５）の第１アレイ（１００）と、
前記第２周波数（ｆ２）のための第２パスバンド（２３５）を有する前記第２周波数スロット（１１５）の第１アレイ（１１０）と、を備え、
前記第１周波数スロットの前記第１アレイと前記第２周波数スロットの前記第１アレイは、前記第１Ｘ−Ｙ平面内で第１相対方向（０度）を有する、第１スロットシートと、
ｚ方向に沿って前記第１Ｘ−Ｙ平面からオフセットされた前記第２Ｘ−Ｙ平面内の前記第２スロットシートであって、
前記第１周波数のための前記第１パスバンドを有する前記第１周波数スロット（１０５）の第２アレイ（１０１）と、
前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロット（１１５）の第２アレイ（１０１）と、を備え、
前記第１周波数スロットの前記第２アレイと前記第２周波数スロットの前記第２アレイは、前記第２Ｘ−Ｙ平面内で第２相対方向を有する、第２スロットシートと、を備え、
前記第１角度の絶対値及び前記第２角度の絶対値の合計は９０度であり、
前記第１周波数スロット（１０５）の前記第１アレイ（１００）は、前記第１Ｘ−Ｙ平面（３３１）において前記第２周波数スロット（１１５）の前記第１アレイ（１１０）とともに散在しており、
前記第１周波数スロット（１１５）の前記第２アレイ（１０１）は、前記第２Ｘ−Ｙ平面において前記第２周波数スロット（１１５）の前記第２アレイ（１１１）とともに散在している、
広帯域周波数選択偏光器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[1]送信及び受信のための周波数帯域を分離するのに用いられる２通りの高周波数衛星通信システムが知られている。例えば、Ｋａ−Ｂａｎｄ衛星は、受信のために２０ＧＨｚあたりの周波数を使用し、送信のために３０ＧＨｚあたりの周波数を使用する。要求される偏光（偏波）は、送信及び受信帯域において環状又は直交であることがある。商業用及び軍事用Ｋａ−Ｂａｎｄ衛星は、アップリンクで右旋円偏光（ＲＨＣＰ）を使用し、ダウンリンクで左旋円偏光（ＬＨＣＰ）を使用する。さらに、直交偏光の切り替えが要求される場合もある（すなわち、受信及び送信のためのＲＨＣＰ／ＬＨＣＰ又はＬＨＣＰ／ＲＨＣＰの組み）。移動体ユーザのアンテナは、制約のある利用可能な容量内で性能を最大化するためにアレイアンテナを使用する場合がある。例えば、レードーム内にアンテナを有する航空用移動体プラットフォームでは、レードームの高さ及び幅は、抗力の低下及びバードストライクによる脆弱性に制約される。
【０００２】
[2]このようなアレイアンテナは、リニア偏光され、リニア偏光を円偏光に変換するために外部偏光コンポーネントを使用する。アレイアンテナが２つの直交リニア偏光をサポートしていたら、メアンダライン偏光器は、直交円偏光されたラジオ周波数（ＲＦ）信号を生じる。特に、単一のリニア偏光アンテナを備える単一のメアンダライン（又は等価の）偏光器は、リニア偏光を単一の円偏光へ変換するが、２０ＧＨ及び３０ＧＨｚで動作するＫａ−Ｂａｎｄアンテナに必要な直交円偏光へ変換しない。
【０００３】
[3]上記の理由及び当業者が明細書を読むことによって理解される下記の理由により、改善されたシステム及び方法が求められている。
【発明の概要】
【０００４】
[4]本発明は、広帯域周波数選択偏光器に関する。広帯域周波数選択偏光器は、少なくとも２つのそれぞれの平面内の少なくとも２つの金属シートにおける第１周波数スロットのアレイと、少なくとも２つのそれぞれの平面内の少なくとも２つの金属シートにおいて前記第１周波数スロットのアレイとともに散在する第２周波数スロットのアレイと、を備える。前記少なくとも２つの平面を介して伝搬するリニア偏光された広帯域ラジオ周波数（ＲＦ）信号内の第１周波数のＲＦ信号の偏光は、負の方向へ第１角度回転されるか、回転されないか、のいずれか１つである。リニア偏光された広帯域ＲＦ信号内の第２周波数のＲＦ信号の偏光は、正の方向へ第２角度回転される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
[5]本発明の実施形態は、好ましい実施形態の説明及び以下の図面を考慮することによって、より簡単に理解され、より明らかになる。
【０００６】
【図１Ａ】[6]図１Ａは、本発明による広帯域周波数選択偏光器の実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】[7]図１Ｂは、本発明による広帯域周波数選択偏光器の例示のスペクトル範囲を示す図である。
【図２】[8]図２は、少なくとも部分的に誘電材料が満たされた本発明によるオフセット領域の実施形態を示す図である。
【図３】[9]図３及び図４は、本発明による広帯域周波数選択偏光器の実施形態を示す図である。
【図４】[9]図３及び図４は、本発明による広帯域周波数選択偏光器の実施形態を示す図である。
【図５Ａ】[10]図５Ａは、図３の広帯域周波数選択偏光器の第１スロットシートを示す図である。
【図５Ｂ】[11]図５Ｂは、図５Ａの第１スロットシート内の第１周波数スロットの第１アレイを示す図である。
【図５Ｃ】[12]図５Ｃは、図５Ａの第１スロットシート内の第２周波数スロットの第１アレイを示す図である。
【図５Ｄ】[13]図５Ｄは、図３の広帯域周波数選択偏光器における２つの周波数用のパスバンド及び減衰量のプロットを示す図である。
【図６Ａ】[14]図６Ａは、図３の広帯域周波数選択偏光器の第２スロットシートを示す図である。
【図６Ｂ】[15]図６Ｂは、図６Ａの第２スロットシート内の第１周波数スロットの第２アレイを示す図である。
【図６Ｃ】[16]図６Ｃは、図６Ａの第２スロットシート内の第２周波数スロットの第２アレイを示す図である。
【図７Ａ】[17]図７Ａは、図３の広帯域周波数選択偏光器の第３スロットシートを示す図である。
【図７Ｂ】[18]図７Ｂは、図７Ａの第３スロットシート内の第１周波数スロットの第３アレイを示す図である。
【図７Ｃ】[19]図７Ｃは、図７Ａの第３スロットシート内の第２周波数スロットの第３アレイを示す図である。
【図８】[20]図８は、本発明による、相互に直交する、リニア偏光された広帯域のＲＦ信号における第１周波数ＲＦ信号の電場、及び、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号における第２周波数ＲＦ信号の電場、を回転する方法の一実施形態のフローダイアグラムである。
【０００７】
[21]共通の慣習にしたがって、様々な構成は実際の縮尺では描かれておらず、例示の実施形態に関連する特定の構成を強調して描かれている。参照符号は、図面及び明細書を通じて要素を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[22]以下の詳細な説明では、参照符号が図面に付されており、詳細な実施形態の説明によって示される。これらの実施形態は、当業者が発明を実施できるよう詳細に描かれており、論理的、機械的、電気的な変更によって他の実施形態を利用することができることを理解すべきである。以下の詳細な説明は、限定的に解釈すべきではない。
【０００９】
[23]ここに記述される広帯域周波数選択偏光器は、２つの離れた周波数の信号を含むリニア偏光された広帯域ラジオ周波数（ＲＦ）信号を送受信するアレイアンテナを備えることによって、上記の問題を解決する。ここに記述される広帯域周波数選択偏光器は、（図１Ｂの）ｆ１及びｆ２がセンターの２つのＲＦ周波数帯域を有するリニア偏光された広帯域ＲＦ信号を、偏光が周波数に依存し相互に９０度方向付けられたリニア偏光ＲＦ信号に変換する。広帯域周波数選択偏光器は、小容量（例えば、レードーム）で使用可能である。望まれる場合には、外部偏光コンポーネントは、直交リニア偏光をＬＨＣＰ及びＲＨＣＰに変換するために使用可能である。したがって、広帯域周波数選択偏光器は、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号を、２つの分離した周波数におけるＲＦ信号の固定の直交ペア（すなわち、９０度の分離角の２つのリニア偏光されたＲＦ信号）に変換することによって、２重偏光を要する用途において単一の偏光だけで２重（ワイド）帯域アンテナの使用を許容する。これは、ＳＡＴＣＯＭアンテナのコスト及び性能の改善を提供する。
【００１０】
[24]ここに定義されるように、ＲＦ信号は、マイクロ波及びミリ波周波数における電磁放射を含む。ここに記載される実施形態は、広帯域周波数選択偏光器を備えるアンテナの開口に通常近い平面波に対応する入射の単一角度に基づいている。しかしながら、広帯域周波数選択偏光器は、正規形ではない入射のＲＦ信号に対しても設計可能であり、固定ビームアンテナではないフェーズドアレイアンテナに対応する平面波入射の範囲にも適用可能である。
【００１１】
[25]図１Ａは、本発明の広帯域周波数選択偏光器を示す。図１Ｂは、本発明の広帯域周波数選択偏光器１０の例示のスペクトル範囲を示す。図１Ｂは、強度対周波数をプロットしたものである。図１Ｂに示すように、第１周波数ＲＦ信号２０１は、周波数軸（ｆ）に沿ってｆ１のベクトル２０１によって全体的に表され、第２周波数ＲＦ信号２０２は、周波数軸に沿ってｆ２のベクトル２０２によって全体的に表される。図１Ｂに示すように、第１周波数ＲＦ信号２０１の周波数ｆ１は、第２周波数ＲＦ信号２０２の周波数ｆ２よりも小さい。ここに記載される広帯域周波数選択偏光器は、第１周波数ＲＦ信号２０１の周波数ｆ１が第２周波数ＲＦ信号２０２の周波数ｆ２よりも大きい場合であっても、同様に動作する。
【００１２】
[26]しかしながら、整合性をとるために、本明細書における”第１周波数”及び”低周波数”という用語は、交換して使用することができる。同様に、”第２周波数”及び”高周波数”という用語は、交換して使用することができる。同様に、整合性をとるために、＋Ｚ方向の入射平面波は送信信号であり、−Ｚ方向の入射平面波は受信信号である。ここでの議論は、両周波数信号が同様に偏光されるリニア偏光ポートから＋Ｚ方向に伝搬する送信信号に基づいている。当業者は、ここに記載される広帯域周波数選択偏光器は、受動的であり相互的な装置であるが、広帯域周波数選択偏光器は受動的に動作するということを理解する。
【００１３】
[27]広帯域周波数選択偏光器１０に入射する送信リニア偏光広帯域ＲＦ信号２００は、リニア偏光され、２つの周波数ｆ１及びｆ２を有する。図１Ａに示すように、第１周波数ＲＦ信号２０１（低周波数ｆ１）の電場Ｅ１ｉｎは、第２ＲＦ信号２０２周波数（すなわち、高周波数ｆ２）の電場Ｅ２ｉｎと同じ方向に偏光される。第１周波数ＲＦ信号２０１は、Ｘ方向に沿って電場でリニア偏光される。同様に、第２周波数ＲＦ信号２０２は、Ｘ方向に沿って電場でリニア偏光される。したがって、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００は、同じ方向に偏光された、第１周波数ＲＦ信号２０１、及び、第２周波数ＲＦ信号２０２、を備える。
【００１４】
[28]広帯域周波数選択偏光器（図１Ａ）は、全体的に２２５で示される第１周波数ｆ１のためのパスバンド（通過帯域）を備える（図１Ｂ）。広帯域周波数選択偏光器１０（図１Ａ）は、全体的に２３５で示される第２周波数ｆ２のためのパスバンドを備える（図１Ｂ）。全体的に２０８で示される広帯域周波数選択偏光器１０のスペクトル範囲は、第１パスバンド２２５から第２パスバンド２３５へ延伸する。本実施形態の一例では、低周波数ｆ１は、Ｋａ帯域衛星のダウンリンク周波数に対応し、高周波数ｆ２は、Ｋａ帯域衛星のアップリンク周波数に対応する。モバイルユーザから見れば、アップリンク周波数帯域はモバイル端末の送信に対応し、ダウンリンク周波数帯域はモバイル端末の受信に対応する。
【００１５】
[29]図１Ａに示すように、広帯域周波数選択偏光器１０は、全体的に３３１，３３２で示された２つのそれぞれ平行なＸ−Ｙ平面内の２つの金属シート３０１，３０２の中において全体的に１０５で示された第１周波数スロットのアレイ１００と、少なくとも２つの平面３３１，３３２内において全体的に１１５で示された第２周波数スロットのアレイ１１０と、を備える。第１周波数スロット１０５のアレイ１００は、第２周波数スロット１１５のアレイ１１０とともに散在（点在）している。第１周波数スロット１０５は、ここでは、”ｆ１スロット１０５”、又は、”低周波数スロット１０５”としても参照される。第２周波数スロット１１５は、ここでは、”ｆ２スロット１１５”、又は、”高周波数スロット１１５”としても参照される。スロットは、同じ周期的構造物とともに周期的であるが、複数の周期的なセルであってもよい。
【００１６】
[30]表示を容易にするために、単一の周期的なセルが、図１Ａの第１スロットシート３０１及び第２スロトシート３０２に図示される。”第１スロットシート３０１”は、”第１金属シート３０１”としても参照される。”第２スロットシート３０２”は、”第２金属シート３０２”としても参照される。しかしながら、周期的なセルは、周期的なセルのアレイ内の複数のセルの一部であることを理解すべきである。図１Ａに示すように、低周波数（ｆ１）のための各層の周期的なセルごとに１つの低周波数スロット１０５があり、高周波数（ｆ２）のための周期的なセルごとに２つの高周波数スロット１１５がある。高周波数ｆ２で周期的なセルごとに２つのスロットを有することによって、高周波数の周波数帯域は知られているように増加する。広帯域周波数選択偏光器は、図示され、複数の周期的なセルを示して以下記述される。
【００１７】
[31]第１平面３３１は、基底ベクトルＸ１Ｙ１によって広がっている。第２平面３３２は、基底ベクトルＸ２Ｙ２によって広がっている。第１平面３３１内の第１スロットシート３０１は、２種類のスロットのための周期的なセルを備える。この実施形態のある例では、第１スロットシート３０１は、誘電材料上の金属シート（図１Ａでは図示されていない）である。図１Ａの単一の周期的なセルに示された第１周波数スロット１０５のアレイ１００は、第１周波数ｆ１のためのパスバンド２２５（図１Ｂ）を備える。図１Ａの単一の周期的なセルに示された第２周波数スロット１１５のアレイ１１０は、第２周波数ｆ２のためのパスバンド２３５（図１Ｂ）を備える。第１周波数スロット１０５のアレイ１００は、第１平面３３１内にあるので、ここでは第１周波数スロット１０５の第１アレイ１００として参照される。第２周波数スロット１１５のアレイ１１０は、第１平面３３１内にあるので、ここでは第２周波数スロット１１５の第１アレイ１１０として参照される。
【００１８】
[32]第１周波数スロット１０５の第１アレイ１００及び第２周波数スロット１１５の第１アレイ１１０は、０度の第１相対方向を有する。特に、第１周波数スロット１０５の長さ範囲及び第２周波数スロット１１５の長さ範囲は、互いに平行である（例えば、第１周波数スロットの第１アレイ及び第２周波数スロットの第１アレイは、互いに平行な方向を有している。）図１Ａの単一周期のセルに示されている第１周波数スロット１０５の第１アレイ１００は、第１平面３３１において図１Ａの単一周期のセルに示された第２周波数スロット１１５の第１アレイ１１０とともに散在されている。以下の図５Ａから図７Ｃは、３つの異なるＸ−Ｙ平面における、第１周波数スロット１０５及び第２周波数スロット１１５の周期的なセルの拡大アレイを示す。
【００１９】
[33]図１Ａに示すように、第１周波数スロット１０５は、Ｉビーム形状を有しており、第２周波数スロット１１５は、矩形形状を有している。第１周波数スロット１０５及び第２周波数スロット１１５は、当業者に知られているように、それぞれ、所望の第１パスバンド２２５及び第２パスバンド２３５を生成するために、様々な形状の１つで形成され得る。第１周波数スロット１０５及び第２周波数スロット１１５が同じ形状である場合、スロットの一方のアレイは、スロットの他方のアレイより小さい。（図１Ｂに示されているように）第１周波数ｆ１が第２周波数ｆ２より小さい場合には、第２周波数スロット１１５のＸ−Ｙ平面内の寸法範囲（すなわち、長さＬ２及び幅Ｗ２それぞれ）は、第１周波数スロット１０５のＸ−Ｙ平面内のそれぞれの寸法範囲（すなわち、長さＬ１及び幅Ｗ１）より寸法が小さくなる。当業者に知られているように、Ｉスロットの”端部”は、スロットをロードし、Ｉスロットは、矩形形状の場合より低い周波数において共鳴する。したがって、Ｉスロットは、第１周波数スロット１０５及び第２周波数スロット１１５の相対サイズ及び周波数に影響を及ぼす。より高い周波数は、より小さなスロットを要求する。
【００２０】
[34]第１周波数スロット１０５のアレイ内のスロットの形状は、矩形形状、Ｉビーム形状、矢印形状、及び、１又は複数の交差矩形及び曲線セグメントから形成される他の形状、を含む適切な形状にすることができるが、これらには限定されない。
【００２１】
[35]図１Ａに示すように、第２平面３３２は、Ｚ方向に沿ってΔＺだけ第１平面３３１からオフセットしている。オフセットΔＺは、誘電材料内での第１波長λ１及び誘電材料内での第２波長λ２の平均（例えば、λａｖｅｒａｅ＝（λ１＋λ２）／２）の約１／４波長と等しい。誘電材料がない場合には、オフセットΔＺは、空気内での第１波長λ１及び空気内での第２波長λ２の平均の約１／４波長と等しい。よく知られているように、第１波長λ１は、ｎｆ１／ｃと等しく、ｃ／ｎは屈折率ｎを有する媒体内での光の速度である。同様に、第２波長λ２は、ｎｆ２／ｃと等しい。したがって、第１波長λ１及び第２波長λ２の平均の１／４波長は、（λ１＋λ２）／８となる。
【００２２】
[36]第２スロットシート３０２は、第２平面３３２内にあり、スロットの２つのアレイ（周期的なセルによって全体的に表されている）を備える。第２スロットシート３０２は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５のアレイ１０１、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５のアレイ１１１、を備える。第１周波数スロット１０５のアレイ１０１は第２平面３３２内にあるため、ここでは、第１周波数スロット１０５の第２アレイ１０１として参照される。第２周波数スロット１１５のアレイ１１１は第２平面３３２内にあるため、ここでは、第２周波数スロット１１５の第２アレイ１１１として参照される。第１周波数スロット１０５の第２アレイ１０１は、第２平面３３２内の図１Ａの単一周期のセルに示される第２周波数スロット１１５の第２アレイ１１１とともに散在される。
【００２３】
[37]リニア偏光広帯域ＲＦ信号２００内の送信第１周波数ＲＦ信号２０１は通常、それぞれ基底ベクトルＸ１Ｙ１及びＸ２Ｙ２によって広がった少なくとも２つの平面３３１，３３２を通って伝搬する。送信第１周波数ＲＦ信号２０１の偏光は、負の方向（−α）の第１角度αだけ回転される。同時に、リニア偏光広帯域ＲＦ信号２００内の送信第２周波数ＲＦ信号２０２は通常、少なくとも２つの平面３３１，３３２を通って伝搬し、そして第２周波数ＲＦ信号２０２の偏光は、正の方向（α）の第２角度αだけ回転される。
【００２４】
[38]第１周波数スロット１０５の第２アレイ１０１及び第２周波数スロット１１５の第２アレイ１１１は、第２平面３３２内の第２スロットシート３０２における第２相対方向（角度δ）を備える。第１平面３３１内の第１相対方向０と第２平面３３２内の第２相対方向（角度δ）との間の相違の絶対値は、第１角度｜−α｜の絶対値と第２角度｜＋α｜の絶対値の合計である。図１Ａに示すように、第１角度｜−α｜と第２角度｜＋α｜の絶対値の合計は、角度αの２倍である。したがって、２α＝δとなる。この実施形態のある例では、角度αは４５度であり、第１角度｜−４５｜と第２角度｜＋４５｜の絶対値の合計は、９０度である。この実施形態の他の例は、第１角度と第２角度が異なる角度である。例えば、負の方向の第１角度は（−α）であり、正の方向の第２角度はαと異なる角度である得る。後の実施形態では、第１角度｜−α｜の絶対値と第２角度の絶対値の合計は、９０度になる。
【００２５】
[39]広帯域周波数選択偏光器１０は、第２周波数ｆ１信号２０２の電場Ｅ２ｉｎの回転と反対方向に送信第１周波数ＲＦ信号２０１の電場Ｅ１ｉｎを回転する。図１Ａに示すように、第１周波数ＲＦ信号２０１の電場Ｅ１ｉｎは、第１角度α回転され、第１周波数ＲＦ信号２０１の電場Ｅ１ｉｎに対して−αの角度である電場Ｅ１ｏｕｔとともに、広帯域周波数選択偏光器１０から第１周波数ＲＦ信号２０５として送信される。したがって、第１周波数ＲＦ信号２０５の偏光は、負の方向に角度α回転される。
【００２６】
[40]広帯域周波数選択偏光器１０は、第２周波数ＲＦ信号２０２の送信電場Ｅ２ｉｎの偏光を角度α、第１周波数ＲＦ信号２０５の回転とは反対方向に回転させるよう機能する。したがって、第２周波数ＲＦ信号２０２の偏光は、正の方向に角度α回転される。図１Ａに示すように、送信第２周波数ＲＦ信号２０２の送信電場Ｅ２ｉｎは、角度−α回転され、第２周波数ＲＦ信号２０２の電場Ｅ２ｍに対して＋αの角度である電場Ｅ２ｏｕｔとともに、広帯域周波数選択偏光器１０から第２周波数ＲＦ信号２０６として送信される。
【００２７】
[41]リニア偏光第１周波数ＲＦ信号２０５は、リニア偏光され送信された第２周波数ＲＦ信号２０６の電場Ｅ２ｏｕｔに対して角度２αである電場Ｅ１ｏｕｔを備える。この場合、少なくとも２つの平面Ｘ１Ｙ１及びＸ２Ｙ２を通って伝搬する第１周波数ＲＦ信号２０１は、少なくとも２つの平面Ｘ１Ｙ１及びＸ２Ｙ２を通って伝搬する第２周波数ＲＦ信号２０２に対して直交して偏光される。この例のケースは図１Ａに示されている。
【００２８】
[42]この実施形態のある例では、第１スロットシート３０１及び第２スロットシート３０２は、スロットパターンが化学的に形成された銅で被覆された誘電シートである。この実施形態の他の例では、第１スロットシート３０１及び第２スロットシート３０２は、銅、アルミニウム、他の材料、又は、２以上の材料の合金、のシートで形成される。 
【００２９】
[43]第１スロットシート３０１と第２スロットシート３０２の間の空間は、ここでは、オフセット領域３３５として参照される。この実施形態のある例では、オフセット領域は、空気で満たされる。この実施形態の他の例では、オフセット領域は、少なくとも部分的に誘電材料（絶縁材料）３４０で満たされる。後述の実施形態は図２に示される。
【００３０】
[44]図２は、本発明の誘電材料３４０に満たされたオフセット領域３３５の実施形態を示す図である。第１スロットシート３０１は、支持誘電基板３７１に隣接して図示される。第１スロットシート３０１は、オフセット領域３３５の誘電基板３７１と誘電材料３４０との間に配置される。第２スロットシート３０２は、支持誘電基板３７２に隣接して図示される。第２スロットシート３０２は、オフセット領域３３５の誘電基板３７２と誘電材料３４０との間に配置される。図２に示すように、支持誘電基板３７１及び誘電基板３７２は、外部環境に晒され、第１スロットシート３０１及び第２スロットシート３０２内の材料の酸化を防止するのに役立つ。この実施形態のある例では、誘電材料３４０は、低密度フォーム又はハニカム材料などの低誘電材料である。
【００３１】
[45]他の実施形態の広帯域周波数選択偏光器は、図３，４に示すように、それぞれ２以上の平面内の２以上の金属シートを備える。図３，４はそれぞれ、本発明の広帯域周波数選択偏光器１１，１２の実施形態を示す図である。
【００３２】
[46]図３は、広帯域周波数選択偏光器１２を示している。広帯域周波数偏光器１２は、散在しているスロットのアレイとともに、全体的に３６１，３６２，３６３で示された３つの平行なＸ−Ｙ平面内の３つの金属シート３０６，３０７，３０８を備える。見易いように、１周期のセルのみがそれぞれ第１スロットシート３０６、第２スロットシート３０７、及び第３スロットシート３０８に図示されている。しかしながら、周期的なセルは、周期的なセルのアレイ内の複数のセルの１つであることを理解すべきである。図３に示すように、低周波数（ｆ１）のための各層の周期的なセルごとに１つのスロットがあり、高周波数（ｆ２）のための周期的なセルごとに２つのスロットがある。”第１スロットシート３０６”は、ここでは、”第１金属シート３０６”としても参照される。”第２スロットシート３０７”は、ここでは、”第２金属シート３０７”としても参照される。”第３スロットシート３０８”は、ここでは、”第３金属シート３０８”としても参照される。図５Ａ−５Ｃ、及び、図６Ａ−７Ｃは、図３の広帯域周波数選択偏光器１２のスロットシート３０６−３０８の拡大図である。
【００３３】
[47]広帯域周波数選択偏光器１２は、第１平面３６１内の第１スロットシート３０６、第２平面３６２内の第２スロットシート３０７、及び、第３平面３６２内の第３スロットシート３０８、を備える。第１平面３６１は、基底ベクトルＸ１Ｙ１によって広がっている。第２平面３６２は、基底ベクトルＸ２Ｙ２によって広がっている。第２平面３６２は、第１平面３６１からＺ方向に沿ってオフセットΔＺ１だけオフセットされている。第３平面３６３は、基底ベクトルＸ３Ｙ３によって広がっている。第３平面３６３は、第２平面３６２からＺ方向に沿ってオフセットΔＺ２だけオフセットされている。したがって、第３平面３６３は、第１平面３６１からＺ方向に沿ってオフセットΔＺ１＋ΔＺ２に加えて第２金属シート３０７の厚み分オフセットされている。オフセットΔＺ１及びオフセットΔＺ２はそれぞれ、誘電材料又は空気内の第１波長λ１及び第２波長λ２の平均の１／４波長と等しく、平均波長は、（λ１＋λ２）／２となる。したがって、オフセットΔＺ１及びΔＺ２は、おおよそ（λ１＋λ２）／８と等しくなる。ここに規定するｉｔｈのオフセットΔＺｉは、平面間のすべての材料（すなわち、誘電基板、金属シート、など）を備える。
【００３４】
[48]第１スロットシート３０６は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５の第１アレイ６０１（図５Ｂ）、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第１アレイ６０２（図５Ｃ）、を備える。第１周波数スロット１０５の第１アレイ６０１、及び、第２周波数スロット１１５の第１アレイ６０２は、散在し、相互に平行方向（０度）である第１相対方向を有する。図５Ａに示すように、全体的に線５０１で示されている第１周波数スロット１０５の長さ範囲の選択された一部がＹ１軸に平行に図示されている。第２周波数スロット１１５の長さ範囲は全体的に５０２（図５Ａ）で示された線に平行に図示されている。線５０１及び５０２を横切る線５０３（図５Ａ）は、両線５０１及び５０２に対して直交する。したがって、線５０１及び５０２は、第１平面３６１において互いに平行である。
【００３５】
[49]第２平面３６２の第２スロットシート３０７は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５の第２アレイ６１１（図６Ｂ）、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第２アレイ６１２（図６Ｃ）、を備える。第１周波数スロット１０５の第２アレイ６１１、及び、第２周波数スロット１１５の第２アレイ６１２は、散在し、第２平面３６２の（図３及び図６Ａにおいて角度βで示されている）第２相対方向を有する。具体的には、第１周波数スロット１０５の選択された長さ範囲、及び、第２周波数スロット１１５の長さ範囲は、図３及び図６Ａに示された角度βを形成する。第１オフセット領域３３５は、第１スロットシート３０６と第２スロットシート３０７との間である。この実施形態のある例では、空気が第１オフセット領域３３５に満たされる。この実施形態の他の例では、（空気以外の）誘電材料が第１オフセット領域３３５に満たされる。
【００３６】
[50]第３平面３６３内の第３スロットシート３０８は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１（図７Ｂ）、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２（図７Ｃ）、を備える。第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１、及び、第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２は、散在し、第３平面３６３の（図３及び図７Ａにおいて角度δで示されている）第３相対方向を有する。具体的には、第１周波数スロット１０５の選択された長さ範囲、及び、第２周波数スロット１１５の長さ範囲は、図３及び図７Ａに示された角度δを形成する。第２オフセット領域３３６は、第２スロットシート３０７と第３スロットシート３０８との間である。この実施形態のある例では、空気が第２オフセット領域３３６に満たされる。この実施形態の他の例では、（空気以外の）誘電材料が第２オフセット領域３３６に満たされる。
【００３７】
[51]広帯域周波数選択偏光器１２に入射するリニア偏光広帯域ＲＦ信号２００は、リニアに偏光され、図１Ｂに関して上述した２つの周波数ｆ１及びｆ２を有する。広帯域周波数選択偏光器１２は、第１周波数ＲＦ信号２０１の送信電場Ｅ１ｉｎ（すなわち、偏光）を第１周波数ｆ１ＲＦ信号２０２の送信電場Ｅ２ｉｎ（すなわち、偏光）の回転方向とは反対の方向に回転させる。具体的には、図３に示すように、第１周波数ＲＦ信号２０１の電場Ｅ１ｉｎは、角度−α回転され、第１周波数ＲＦ信号２０１の電場Ｅ１ｉｎに対して−αの角度である第１周波数ＲＦ信号２０５の電場Ｅ１ｏｕｔとして、広帯域周波数選択偏光器１２から送信される。
【００３８】
[52]この実施形態のある例では、第１スロットシート３０６及び第３スロットシート３０８は、第１スロットシート３０６及び第３スロットシート３０８の酸化を防止するようになっている支持誘電基板（例えば、図２に示した誘電基板３７１，３７２）に対してそれぞれ隣接する。第２スロットシート３０７もまた誘電基板によって支持されている。第２スロットシート３０７は、オフセット領域３３５，３３６において誘電材料３４０に包まれているため、第２スロットシート３０７の誘電基板は第２スロットシート３０７の両サイドに位置することができる。
【００３９】
[53]図３に示すように、第２層は、電場（すなわち、偏光）を約＋／−２２．５度回転させ、第３層は、電場（偏光）の＋／−４５度の回転を完成させる。３層の角度の変化は、偏光回転を満足させるための低反射を許容する。
【００４０】
[54]図４は、広帯域周波数選択偏光器１１を示す図である。広帯域周波数選択偏光器１１は、広帯域周波数選択偏光器１２内に３つの金属シートがあるという点で広帯域周波数選択偏光器１２と同様である。広帯域周波数選択偏光器１１は、全体的に３５１，３５２，３５３で示された３つの平行なＸ−Ｙ平面内に、散在されたスロットのアレイとともに３つの金属シート３０３，３０４，３０５を備える。見易くするために、１周期のセルのみがそれぞれ第１スロットシート３０３、第２スロットシート３０４、及び第３スロットシート３０５に図示されている。しかしながら、周期的なセルは、周期的なセルのアレイ内の複数のセルの１つであることを理解すべきである。図４に示すように、低周波数（ｆ１）のための各層の周期的なセルごとに１つのスロットがあり、高周波数（ｆ２）のための周期的なセルごとに１つのスロットがある。”第１スロットシート３０３”は、ここでは、”第１金属シート３０３”としても参照される。”第２スロットシート３０４”は、ここでは、”第２金属シート３０４”としても参照される。”第３スロットシート３０５”は、ここでは、”第３金属シート３０５”としても参照される。
【００４１】
[55]高帯域周波数選択偏光器１１は、第１平面３５１内の第１スロットシート３０３、第２平面３５２内の第２スロットシート３０４、及び、第３平面３５２内の第３スロットシート３０５、を備える。第１平面３５１は、基底ベクトルＸ１Ｙ１によって広がっている。第２平面３５２は、基底ベクトルＸ２Ｙ２によって広がっている。第２平面３５２は、第１平面３５１からＺ方向に沿ってオフセットΔＺ１だけオフセットされている。第３平面３５３は、基底ベクトルＸ３Ｙ３によって広がっている。第３平面３５３は、第２平面３５２からＺ方向に沿ってオフセットΔＺ２だけオフセットされている。したがって、第３平面３５３は、第１平面３５１からＺ方向に沿ってオフセットΔＺ１＋ΔＺ２に加えて第２金属シート３０４の厚み分オフセットされている。オフセットΔＺ１及びオフセットΔＺ２はそれぞれ、誘電材料又は空気内の第１波長λ１及び第２波長λ２の平均の１／４波長と等しく、平均波長は、（λ１＋λ２）／２となる。したがって、オフセットΔＺ１及びΔＺ２は、おおよそ（λ１＋λ２）／８と等しくなる。
【００４２】
[56]第１スロットシート３０３は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１５５の第１アレイ４００、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１６５の第１アレイ４１０、を備える。第１周波数スロット１５５の第１アレイ４００、及び、第２周波数スロット１６５の第１アレイ４１０は、第１相対方向（０度又は平行）を有する。第１周波数スロット１５５の長さ範囲の選択された一部がＹ１軸に平行に図示され、全体的に線５０１で示されている。第２周波数スロット１６５の長さ範囲は全体的に５０２で示された線に平行に図示されている。線５０１及び５０２を横切る線５０３は、両線５０１及び５０２に対して直交する。したがって、線５０１及び５０２は、第１平面３６１において互いに平行である。図４に示すように、第１周波数スロット１５５は、Ｉビーム形状を有し、第２周波数スロット１６５は、矩形形状を有する。
【００４３】
[57]第２平面３５２内の第２スロットシート３０４は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１５５の第２アレイ４０１、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１６５の第２アレイ４１１、を備える。第１周波数スロット１５５の第２アレイ４０１、及び、第２周波数スロット１６５の第２アレイ４１１は、第２平面３５２の第２相対方向（４５度）を有する。具体的には、第１周波数スロット１５５の選択された長さ範囲、及び、第２周波数スロット１６５の長さ範囲は、図４に示されるように４５度を形成する。第１オフセット領域３３５は、第１スロットシート３０３と第２スロットシート３０４との間である。この実施形態のある例では、空気が第１オフセット領域３３５に満たされる。この実施形態の他の例では、（空気以外の）誘電材料が第１オフセット領域３３５に満たされる。
【００４４】
[58]第３平面３５３内の第３スロットシート３０５は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１５５の第３アレイ４０２、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１６５の第３アレイ４１２、を備える。第１周波数スロット１５５の第３アレイ４０２、及び、第２周波数スロット１６５の第３アレイ４１２は、第３平面３５３の第３相対方向（９０度）を有する。具体的には、第１周波数スロット１５５の選択された長さ範囲、及び、第２周波数スロット１６５の長さ範囲は、図４に示されるように９０度を形成する。第２オフセット領域３３６は、第２スロットシート３０４と第３スロットシート３０５との間である。この実施形態のある例では、空気が第２オフセット領域３３６に満たされる。この実施形態の他の例では、（空気以外の）誘電材料が第２オフセット領域３３６に満たされる。
【００４５】
[59]広帯域周波数選択偏光器１１に入射するリニア偏光広帯域ＲＦ信号２００は、リニアに偏光され、図１Ｂに関して上述した２つの周波数ｆ１及びｆ２を有する。広帯域周波数選択偏光器１１は、第２周波数ＲＦ信号２０２の送信電場Ｅ２ｉｎの偏光を９０度回転させるよう機能し、第１周波数ＲＦ信号２０５は回転されない。第１周波数ＲＦ信号の偏光が回転されず、第２周波数ＲＦ信号の偏光が９０度回転される。この実施形態の他の例では、第１周波数ＲＦ信号の偏光が９０度回転され、第２周波数ＲＦ信号の偏光が回転されない。これに関して、広帯域周波数選択偏光器１１は、リニア偏光された信号を２つの直交する偏光信号へ回転させる。直交円状の偏光ＲＦ信号は、当業者に理解されるように、広帯域周波数選択偏光器１１の出力部に配置されたメアンダライナ偏光器と協働して得られる。
【００４６】
[60]この実施形態のある例では、第１スロットシート３０３及び第３スロットシート３０５は、第１スロットシート３０３及び第３スロットシート３０５の酸化を防止するようになっている支持誘電基板（例えば、図２に示した誘電基板３７１，３７２）に対してそれぞれ隣接する。第２スロットシート３０４もまた誘電基板によって支持されている。第２スロットシート３０４は、オフセット領域３３５，３３６において誘電材料３４０に包まれているため、第２スロットシート３０４の誘電基板は第２スロットシート３０４の両サイドに位置することができる。
【００４７】
[61]図５Ａ−７Ｃは、図３を詳細に示している。図５Ａは、図３の広帯域周波数選択偏光器１２の第１スロットシート３０６を示している。図５Ｂは、図５Ａの第１スロットシート３０６内の第１周波数スロット１０５の第１アレイ６０１を示している。第１スロットシート３０６は、全体的に３８０で示された周期的なセルのアレイを備える。周期的なセルは、所望に選択された格子ベクトルによって規定され、特定の形状を有さない。図示のように、各周期的セルは、１つの第１周波数スロット１０５と、２つの第２周波数スロット１１５と、を備える。第１周波数スロット１０５の第１アレイ６０１、及び、第２周波数スロット１１５の第１アレイ６０２のそれぞれの単一の周期的セルの矩形視野が形成されたら、いくつかのスロットは分解される。実際、矩形の周期的セルは電磁気分析に用いられる。
【００４８】
[62]周期的なセル３８０の全体的にΔＰＣｘ及びΔＰＣｙで示された空間は、所望の用途にしたがって設計される。例えば、広帯域周波数選択偏光器１２が単一入射平面波のために使用される場合には、ΔＰＣｘ及びΔＰＣｙ空間は、性能が悪化することなしに、１波長より小さくすることができる。広帯域周波数選択偏光器１２が位相アレイアンテナで使用される場合には、周期的なセル３８０のΔＰＣｘ及びΔＰＣｙ空間は、グレーティングローブによる性能の悪化を防止するために、１／２波長に近くなる。
【００４９】
[63]第１平面３６１内の第１スロットシート３０６は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５の第１アレイ６０１（図５Ｂ）、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第１アレイ６０２（図５Ｃ）、を備える。第１周波数スロット１０５の第１アレイ６０１は、第２周波数スロット１１５の第１アレイ６０２とともに、第１スロットシート３０６（図５Ａ）が配置される第１平面３６１（図３）内に散在する。
【００５０】
[64]第１周波数スロット１０５の第１アレイ６０１（図５Ｂ）、及び、第２周波数スロット１６５の点在する第１アレイ６０２（図５Ｃ）は、第１相対方向（０度）を有する。図５Ａに示すように、第１周波数スロット１０５の長さ範囲は、線５０１に平行に示されている。第２周波数スロット１１５の長さ範囲は、線５０２に平行に示されている。線５０１及び５０２を横切る線５０３は、両線５０１及び５０２に対して直交する。したがって、線５０１及び５０２は、第１平面３６１において互いに平行である。
【００５１】
[65]図５Ｄは、２つの周波数のためのパスバンド、及び、図３の広帯域周波数選択偏光器の反射減衰量、のプロットを示す図である。プロットの垂直軸は、パラメータを散在させ、プロットの水平軸は、ＧＨｚの周波数である。低周波数のためのパスバンドはプロット４９０に示されている。高周波数のためのパスバンドはプロット４９１に示されている。反射減衰量はプロット４９２に示されている。２０ＧＨｚにおいて、低周波数のためのパスバンド（プロット４９０）は、点４９３によって示されている。低周波数信号は、２０ＧＨｚにおいて約０ｄＢである。２０ＧＨｚにおいて、高周波数のためのパスバンド（プロット４９１）は、点４９４によって示されている。高周波数信号は、２０ＧＨｚにおいて約−２８ｄＢである。３０ＧＨｚにおいて、低周波数のためのパスバンド（プロット４９０）は、点４９６によって示されている。低周波数信号は、３０ＧＨｚにおいて約−２５ｄＢである。３０ＧＨｚにおいて、高周波数のためのパスバンド（プロット４９１）は、点４９５によって示されている。高周波数信号は、３０ＧＨｚにおいて約０ｄＢである。したがって、２つの偏光は、高度に絶縁されている。
【００５２】
[66]図６Ａは、図３の広帯域周波数選択偏光器１２の第２スロットシート３０７を示している。図６Ｂは、図６Ａの第２スロットシート３０７内の第１周波数スロット１０５の第２アレイ６１１を示している。図６Ｃは、図６Ａの第２スロットシート３０７内の第２周波数スロット１１５の第２アレイ６１２を示している。見易いように、第１周波数スロット１０５の第２アレイ６１１及び第２周波数スロット１１５の第２アレイ６１２それぞれの一部分のみが図３に示されている。第２平面３６２内の第２スロットシート３０７は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１１５の第２アレイ６１１、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第２アレイ６１２、を備える。第１周波数スロット１０５の第２アレイ６１１は、第２周波数スロット１１５の第２アレイ６１２とともに、第２スロットシート３０７（図５Ａ）が配置される第２平面３６２（図３）内に散在する。
【００５３】
[67]図６Ａに示すように、第１周波数スロット１０５の長さ範囲、及び、第２周波数スロット１１５の長さ範囲は、これらの間に角度βを形成する。したがって、第１周波数スロット１０５の第２アレイ６１１、及び、第２周波数スロット１１５の第２アレイ６１２、は、第２相対方向（角度β）を備える。
【００５４】
[68]図７Ａは、図３の広帯域周波数選択偏光器１２の第３スロットシート３０８を示している。図７Ｂは、図７Ａの第３スロットシート３０８内の第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１を示している。図７Ｃは、図７Ａの第３スロットシート３０８内の第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２を示している。見易いように、第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１及び第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２それぞれの一部分のみが図３に示されている。第３平面３６３内の第３スロットシート３０８は、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１、及び、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２、を備える。第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１は、第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２とともに、第３スロットシート３０８（図５Ａ）が配置される第３平面３６３（図３）内に散在する。
【００５５】
[69]図７Ａに示すように、第１周波数スロット１０５の長さ範囲、及び、第２周波数スロット１１５の長さ範囲は、これらの間に角度δを形成する。したがって、第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１、及び、第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２、は、第３相対方向（角度δ）を備える。図７Ａに示すように、角度δは９０度であり、第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１、及び、第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２は、相互に直交する方向を有する。
【００５６】
[70]図８は、本発明による、相互に直交する、リニア偏光された広帯域のＲＦ信号における第１周波数ＲＦ信号の電場、及び、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号における第２周波数ＲＦ信号の電場、を回転する方法８００の一実施形態のフローダイアグラムである。特に、本発明による、相互に直交する、リニア偏光された広帯域のＲＦ信号２００における第１周波数ＲＦ信号２０１の電場Ｅ１ｉｎ、及び、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００における第２周波数ＲＦ信号２０２の電場Ｅ２ｉｎである。リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００は、第１周波数ＲＦ信号２０１、及び、第２周波数ＲＦ信号２０２（図１Ａ，図３，図４）を備える。リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００がブロック８０２−８１２に形成された広帯域周波数選択偏光器を介して送信されたら、第１周波数ＲＦ信号２０１の送信電場Ｅ１ｉｎは、第２周波数ＲＦ信号２０２（図１Ａ，図３，図４）の第２電場Ｅ２ｉｎと平行になる。リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００がブロック８０２−８１２に形成された広帯域周波数選択偏光器を伝搬した後、送信第１周波数ＲＦ信号２０５の電場Ｅ１ｏｕｔは、送信第２周波数ＲＦ信号２０６（図１Ａ，図３，図４）の電場Ｅ２ｏｕｔに直交するように回転される。
【００５７】
[71]ブロック８０２において、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５（図１Ｂ）を有する第１周波数スロット１０５（図１Ａ）の第１アレイ１００は、第１Ｘ−Ｙ平面内の第１金属シートに配置される。第１平面Ｘ−Ｙは、第１平面Ｘ１−Ｙ１又は第１平面３３１としても参照される。ブロック８０４において、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５（図１Ｂ）を有する第２周波数スロット１１５（図１Ａ）の第１アレイ１１０は、第１平面Ｘ１−Ｙ１における第１金属シートに配置される。第１周波数スロット１０５の第１アレイ１００及び第２周波数スロット１１５（図１Ａ）の第１アレイ１１０は、第１平面Ｘ１−Ｙ１において第１相対方向（０度）を有する。第１周波数スロット１０５の第１アレイ１００は、第２周波数スロット１１５の第１アレイ１１０とともに散在する。この実施形態のある例では、第１周波数スロットの第１アレイ及び第２周波数スロットの第１アレイは、誘電体を被覆した銅層にエッチングされる。
【００５８】
[72]この実施形態のある例では、スロットは、スロットのアレイを金属被覆された誘電シートにエッチングすることにより形成される。この実施形態のある例では、スロットは、スロットのアレイを金属シートに穴あけ（パンチング）することにより形成される。少なくとも後述の実施形態では、ブロック８０２，８０４は、同時に起きる。この実施形態の他の例では、スロットは材料にレーザエッチングされる。
【００５９】
[73]ブロック８０６において、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５の第２アレイ１０１は、第２Ｘ−Ｙ平面内の第２金属シートに配置される。第２平面Ｘ−Ｙは、第２平面Ｘ２−Ｙ２又は第２平面３３２としても参照される。ブロック８０８において、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第２アレイ１１１は、第２平面Ｘ２−Ｙ２における第２金属シートに配置される。第１周波数スロット１０５の第２アレイ１０１は、第２周波数スロット１１５の第２アレイ１１１とともに散在する。第１周波数スロット１０５の第２アレイ１０１及び第２周波数スロット１１５の第２アレイ１１１は、第２平面Ｘ２−Ｙ２において第２相対方向（例えば、角度２α）を有する。この実施形態のある例では、第１周波数スロットの第２アレイ及び第２周波数スロットの第２アレイは、誘電体を被覆した銅層にエッチングされる。
【００６０】
[74]ブロック８１０，８１２はオプションである。リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００が、図３に示された第１平面３６１、第２平面３６２、及び第３平面３６３内でそれぞれ第１スロットシート３０６、第２スロットシート３０７、及び第３スロットシート３０８などの３つの金属シートを備える広帯域周波数選択偏光器内で回転されたときに、ブロック８１０，８１２は実行される。第１周波数のリニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００が回転されておらず、第２周波数のリニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００が９０度回転されたときに、ブロック８１０，８１２は実行される。ブロック８１０，８１２が実行されない場合には、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００は、図１Ａに示された第１平面３３１及び第２平面３３２内でそれぞれ第１スロットシート３０１及び第２スロットシート３０２などの２つの金属シートを備える広帯域周波数選択偏光器１０内で回転される。
【００６１】
[75]ブロック８１０において、第１周波数ｆ１のための第１パスバンド２２５を有する第１周波数スロット１０５の第３アレイ１００は、第３Ｘ−Ｙ平面内の第３金属シートに配置される。第３平面Ｘ−Ｙは、第３平面Ｘ３−Ｙ３としても参照される。第３平面Ｘ３−Ｙ３は、第１平面Ｘ１−Ｙ１と第２平面Ｘ２−Ｙ２との間に位置する。
【００６２】
[76]ブロック８１２において、第２周波数ｆ２のための第２パスバンド２３５を有する第２周波数スロット１１５の第３アレイ１１０は、第３平面における第３金属シートに配置される。第１周波数スロット１０５の第３アレイ６２１は、第２周波数スロット１１５の第３アレイ６２２とともに散在する。第１周波数スロットの第３アレイ及び第２周波数スロットの第３アレイは、図４及び図６Ａにおいて第２金属シート３０７として示された第３平面Ｘ３−Ｙ３において第３相対方向（角度β）（図６Ａ）を有する。この実施形態のある例では、第１周波数スロットの第３アレイ及び第２周波数スロットの第３アレイは、誘電体を被覆した銅層にエッチングされる。
【００６３】
[77]ブロック８１４において、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００は、第１平面Ｘ１−Ｙ１及び第２平面Ｘ２−Ｙ２を介して標準的に（例えばＺ方向）伝搬する。ブロック８１０，８１２が実行されたら、ブロック８１４において、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号２００は、第１平面Ｘ１−Ｙ１、第３平面Ｘ３−Ｙ３及び第２平面Ｘ２−Ｙ２を介して標準的に（例えばＺ方向）伝搬する。実施形態においてブロック８１０，８１２が実行されたら、ブロック８１０，８１２の第１平面Ｘ１−Ｙ１、第３平面Ｘ３−Ｙ３及び第２平面Ｘ２−Ｙ２はそれぞれ、図４に示した第１平面３６１、第２平面３６２、及び第３平面３６３に相互に関連する。
【００６４】
[78]ここで説明された広帯域周波数選択偏光器の実施形態は、リニア偏光されたＲＦ信号を、２αの角度を相互間に有する２つのリニア偏光された信号に回転する。αが４５度に選択されたら、広帯域周波数選択偏光器は、リニア偏光されたＲＦ信号を、２つの直交する偏光信号に回転する。この実施形態の例では、リニア偏光された信号は、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号となる。例えば、垂直偏光された信号は、Ｋ−Ｂａｎｄにおいて＋４５度回転され、Ｋａ−Ｂａｎｄにおいて−４５度回転される。偏光変換の結果は、広帯域周波数選択偏光器の出力部に配置されたメアンダライナ偏光器と協働して、直交リニア偏光されたＲＦ信号を所望の直交環状に偏光された信号に変換する。
【００６５】
[79]リニア偏光されたスキャンフェーズアレイは、アンテナが直交リニア偏光とともに衛星と通信できるように、広帯域周波数選択偏光器の１つの実施形態で使用することができる。この適用は、グレーティングローブによる性能の悪化を防止するために、約１／２波長又はこれ以下の周期的なセルの空間を要する。この実施形態では、広帯域周波数選択偏光器は、通常とは異なる入射のＲＦ信号用に設計されており、固定ビームアンテナではなく位相アレイアンテナに対応する平面波入射の範囲に適用される。
【００６６】
[80]反対に、周波数選択偏光器は、２つのリニア偏光された直交アンテナＲＦ信号出力を１つの広帯域リニア偏光されたＲＦ信号に結合するのに用いられる。これは、メアンダライナ偏光器と協働することによって、環状偏光されるべき低周波数及び高周波数の両方の信号に対して可能であり、直交環状偏光が必要とされるＫａ−Ｂａｎｄ衛星要求において際立つべきである。
【００６７】
実施形態の例
[81]例１の広帯域周波数選択偏光器は、少なくとも２つのそれぞれの平面内の少なくとも２つの金属シートにおける第１周波数スロットのアレイと、少なくとも２つのそれぞれの平面内の少なくとも２つの金属シートにおいて前記第１周波数スロットのアレイとともに散在する第２周波数スロットのアレイと、を備え、前記少なくとも２つの平面を介して伝搬するリニア偏光された広帯域ラジオ周波数（ＲＦ）信号内の第１周波数のＲＦ信号の偏光は、負の方向へ第１角度回転されるか、回転されないか、のいずれか１つであり、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号内の第２周波数のＲＦ信号の偏光は、正の方向へ第２角度回転される。
【００６８】
[82]例２の広帯域周波数選択偏光器は、例１の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１周波数ラジオ周波数（ＲＦ）信号の偏光は、前記第１角度回転され、前記第１角度及び前記第２角度は、４５度であり、前記少なくとも２つの平面を介して送信された前記第１周波数ＲＦ信号は、前記少なくとも２つの平面を介して送信された前記第２周波数ＲＦ信号に対して直交偏光される。
【００６９】
[83]例３の広帯域周波数選択偏光器は、例１又は例２の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１周波数ラジオ周波数（ＲＦ）信号の偏光は、前記第１角度回転され、前記少なくとも２つの平面は、第１Ｘ−Ｙ平面及び第２Ｘ−Ｙ平面を含み、前記少なくとも２つの金属シートは、第１スロットシート及び第２スロットシートを備え、前記広帯域周波数選択偏光器は、さらに、前記第１Ｘ−Ｙ平面内の第１スロットシートであって、前記第１周波数のための第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第１アレイと、前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第１アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第１アレイと前記第２周波数スロットの前記第１アレイは、前記第１Ｘ−Ｙ平面内で第１相対方向を有する、第１スロットシートと、ｚ方向に沿って前記第１Ｘ−Ｙ平面からオフセットされた前記第２Ｘ−Ｙ平面内の前記第２スロットシートであって、前記第１周波数のための前記第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第２アレイと、前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第２アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第２アレイと前記第２周波数スロットの前記第２アレイは、前記第２Ｘ−Ｙ平面内で第２相対方向を有する、第２スロットシートと、を備え、前記第１角度の絶対値及び前記第２角度の絶対値の合計は９０度である。
【００７０】
[84]例４の広帯域周波数選択偏光器は、例３の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１周波数スロットの前記第１アレイは、前記第１Ｘ−Ｙ平面において前記第２周波数スロットの前記第１アレイとともに散在しており、前記第１周波数スロットの前記第２アレイは、前記第２Ｘ−Ｙ平面において前記第２周波数スロットの前記第２アレイとともに散在している。
【００７１】
[85]例５の広帯域周波数選択偏光器は、例１〜例４のいずれか１つの広帯域周波数選択偏光器を備え、オフセット領域は、少なくとも部分的に誘電材料で満たされている。
【００７２】
[86]例６の広帯域周波数選択偏光器は、例５の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記少なくとも２つの平面は、第１Ｘ−Ｙ平面、第２Ｘ−Ｙ平面、及び、第３Ｘ−Ｙ平面を含み、前記少なくとも２つの金属シートは、第１スロットシート、第２スロットシート、及び、第３スロットシートを備え、前記広帯域周波数選択偏光器は、さらに、前記第１Ｘ−Ｙ平面内の第１スロットシートであって、前記第１周波数のための第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第１アレイと、前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第１アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第１アレイと前記第２周波数スロットの前記第１アレイは、前記第１Ｘ−Ｙ平面内で第１相対方向を有する、第１スロットシートと、前記第２Ｘ−Ｙ平面内でｚ方向に沿って前記第１Ｘ−Ｙ平面から第１オフセット量だけオフセットされた前記第２スロットシートであって、前記第１周波数のための前記第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第２アレイと、前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第２アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第２アレイと前記第２周波数スロットの前記第２アレイは、前記第２Ｘ−Ｙ平面内で第２相対方向を有する第２スロットシートと、前記第３Ｘ−Ｙ平面内でｚ方向に沿って前記第２Ｘ−Ｙ平面から第２オフセット量だけオフセットされた前記第３スロットシートであって、前記第１周波数のための前記第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第３アレイと、前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第３アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第３アレイと前記第２周波数スロットの前記第３アレイは、前記第３Ｘ−Ｙ平面内で第３相対方向を有する。
【００７３】
[87]例７の広帯域周波数選択偏光器は、例６の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１オフセット量と前記第２オフセット量は、第１波長及び第２波長の平均の約１／４波長に等しい。 
【００７４】
[88]例８の広帯域周波数選択偏光器は、例６又は例７の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１Ｘ−Ｙ平面の前記第１周波数スロットの前記第１アレイは、前記第２Ｘ−Ｙ平面の前記第１周波数スロットの前記第２アレイと平行に方向付けられており、前記第１Ｘ−Ｙ平面の前記第１周波数スロットの前記第１アレイは、前記第３Ｘ−Ｙ平面の前記第１周波数スロットの前記第３アレイと平行に方向付けられている。
【００７５】
[89]例９の広帯域周波数選択偏光器は、例８の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１周波数スロットの前記第１アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第１アレイの第１相対方向は平行であり、前記第１周波数スロットの前記第２アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第２アレイの第２相対方向は４５度であり、前記第１周波数スロットの前記第３アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第３アレイの第３相対方向は９０度であり、前記第１周波数ＲＦ信号の前記偏光は回転されず、前記第２周波数ＲＦ信号の前記偏光は９０度回転される。
【００７６】
[90]例１０の  相互に直交する、リニア偏光された広帯域ラジオ周波数（ＲＦ）信号内の第１周波数ＲＦ信号の電場、及び、リニア偏光された広帯域ＲＦ信号内の第２周波数ＲＦ信号の電場、を回転させる方法であって、第１Ｘ−Ｙ平面内の第１金属シートにおいて前記第１周波数のための第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第１アレイを配置するステップと、前記第１Ｘ−Ｙ平面内の前記第１金属シートにおいて前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第１アレイを配置するステップであって、前記第１周波数スロットの前記第１アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第１アレイは、前記第１Ｘ−Ｙ平面において第１相対方向に散在している、ステップと、第２Ｘ−Ｙ平面内の第２金属シートにおいて前記第１周波数のための前記第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第２アレイを配置するステップと、前記第２Ｘ−Ｙ平面内の前記第２金属シートにおいて前記第２周波数のための前記第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第２アレイを配置するステップであって、前記第１周波数スロットの前記第２アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第２アレイは、前記第２Ｘ−Ｙ平面において第２相対方向に散在しており、前記第１Ｘ−Ｙ平面における前記第１相対方向と前記第２Ｘ−Ｙ平面における前記第２相対方向との間の差異の絶対値は９０度である、ステップと、前記第１Ｘ−Ｙ平面及び前記第２Ｘ−Ｙ平面を介して前記リニア偏光された広帯域ＲＦ信号を伝搬するステップと、を備える。
【００７７】
[91]例１１の方法は、例１０の方法を備え、さらに、第３Ｘ−Ｙ平面内の第３金属シートにおいて前記第１周波数のための第１パスバンドを有する前記第１周波数スロットの第３アレイを配置するステップであって、前記第３Ｘ−Ｙ平面は前記第１Ｘ−Ｙ平面と前記第２Ｘ−Ｙ平面との間に配置される、ステップと、第３Ｘ−Ｙ平面内の第３金属シートにおいて前記第２周波数のための第２パスバンドを有する前記第２周波数スロットの第３アレイを配置するステップであって、前記第１周波数スロットの前記第３アレイと前記第２周波数スロットの前記第３アレイは、前記第３Ｘ−Ｙ平面において第３相対方向を有し、前記第１Ｘ−Ｙ平面における前記第１相対方向と前記第３Ｘ−Ｙ平面における前記第３相対方向との間の差異の絶対値は選択された角度である、ステップと、前記第１Ｘ−Ｙ平面、前記第３Ｘ−Ｙ平面、及び、前記第２Ｘ−Ｙ平面を介して前記リニア偏光された広帯域ＲＦ信号を伝搬するステップと、を備える。
【００７８】
[92]例１２の方法は、例１１の方法を備え、前記第１Ｘ−Ｙ平面内の前記第１金属シートにおいて前記第１周波数スロットの前記第１アレイを配置するステップ、及び、前記第１Ｘ−Ｙ平面内の前記第１金属シートにおいて前記第２周波数スロットの前記第１アレイを配置するステップ、は、前記第１周波数スロットの前記第１アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第１アレイを、誘電体を被覆した銅層にエッチングするステップを含む。
【００７９】
[93]例１３の方法は、例１１又は例１２の方法を備え、前記第２Ｘ−Ｙ平面内の前記第２金属シートにおいて前記第１周波数スロットの前記第２アレイを配置するステップ、及び、前記第２Ｘ−Ｙ平面内の前記第２金属シートにおいて前記第２周波数スロットの前記第２アレイを配置するステップ、は、前記第１周波数スロットの前記第２アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第２アレイを、誘電体を被覆した銅層にエッチングするステップを含む。
【００８０】
[94]例１４の方法は、例１１〜例１３のいずれか１つの方法を備え、前記第３Ｘ−Ｙ平面内の前記第３金属シートにおいて前記第１周波数スロットの前記第３アレイを配置するステップ、及び、前記第３Ｘ−Ｙ平面内の前記第３金属シートにおいて前記第２周波数スロットの前記第３アレイを配置するステップ、は、前記第１周波数スロットの前記第３アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第３アレイを、誘電体を被覆した銅層にエッチングするステップを含む。
【００８１】
[95]例１５の方法は、例１０〜例１４のいずれか１つの方法を備え、前記第１Ｘ−Ｙ平面内の前記第１金属シートにおいて前記第１周波数スロットの前記第１アレイを配置するステップ、及び、前記第１Ｘ−Ｙ平面内の前記第１金属シートにおいて前記第２周波数スロットの前記第１アレイを配置するステップ、は、前記第１周波数スロットの前記第１アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第１アレイを、誘電体を被覆した銅層にエッチングするステップを含む。
【００８２】
[96]例１６の方法は、例１０〜例１５のいずれか１つの方法を備え、前記第２Ｘ−Ｙ平面内の前記第２金属シートにおいて前記第１周波数スロットの前記第２アレイを配置するステップ、及び、前記第２Ｘ−Ｙ平面内の前記第２金属シートにおいて前記第２周波数スロットの前記第２アレイを配置するステップ、は、前記第１周波数スロットの前記第２アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第２アレイを、誘電体を被覆した銅層にエッチングするステップを含む。
【００８３】
[97]例１７の広帯域周波数選択偏光器は、第１Ｘ−Ｙ平面内の金属第１スロットシートであって、第１周波数のための第１パスバンドを有する第１周波数スロットの第１アレイと、第２周波数のための第２パスバンドを有する第２周波数スロットの第１アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第１アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第１アレイは、前記第１Ｘ−Ｙ平面において相互に平行な方向を有する、金属第１スロットシートと、第２Ｘ−Ｙ平面内でｚ方向に沿って前記第１Ｘ−Ｙ平面から第１オフセット量だけオフセットされた金属第２スロットシートであって、前記第１周波数のための前記第１パスバンドを有する第１周波数スロットの第２アレイと、前記第２周波数のための前記第２パスバンドを有する第２周波数スロットの第２アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第２アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第２アレイは、前記第２Ｘ−Ｙ平面において相互に２２．５度の角度方向を有する、金属第２スロットシートと、第３Ｘ−Ｙ平面内でｚ方向に沿って前記第２Ｘ−Ｙ平面から第２オフセット量だけオフセットされた金属第３スロットシートであって、前記第１周波数のための前記第１パスバンドを有する第１周波数スロットの第３アレイと、前記第２周波数のための前記第２パスバンドを有する第２周波数スロットの第３アレイと、を備え、前記第１周波数スロットの前記第３アレイ及び前記第２周波数スロットの前記第３アレイは、相互に直交する方向を有し、前記第１スロットシート、前記第２スロットシート、及び、前記第３スロットシート、を介して伝搬するラジオ周波数（ＲＦ）信号内の第１周波数ＲＦ信号の偏光は、負の方向に４５度回転され、前記第１スロットシート、前記第２スロットシート、及び、前記第３スロットシート、を介して伝搬するＲＦ信号内の第２周波数ＲＦ信号の偏光は、正の方向に４５度回転される。
【００８４】
[98]例１８の広帯域周波数選択偏光器は、例１７の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１スロットシート、前記第２スロットシート、及び、前記第３スロットシートは、銅が被覆された誘電シートである。
【００８５】
[99]例１９の広帯域周波数選択偏光器は、例１７又は例１８の広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第１周波数スロットは、Ｉビーム形状を備える。
【００８６】
[100]例２０の広帯域周波数選択偏光器は、例１７〜例１９のいずれか１つの広帯域周波数選択偏光器を備え、前記第２周波数スロットは、矩形形状を備える。
【００８７】
[101]詳細な実施形態が説明され図示されたが、当業者であれば、同様の課題を解決するために、図示された詳細な実施形態に適宜の変更を行うことができることを理解すべきである。この出願は、本発明の様々な適応又は変更をカバーすることを意図している。したがって、本発明は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ制限されることを意図している。
【図１Ａ】
2015019368.tif 000003
【図１Ｂ】
2015019368.tif 000004
【図２】
2015019368.tif 000005
【図３】
2015019368.tif 000006
【図４】
2015019368.tif 000007
【図５Ａ】
2015019368.tif 000008
【図５Ｂ】
2015019368.tif 000009
【図５Ｃ】
2015019368.tif 000010
【図５Ｄ】
2015019368.tif 000011
【図６Ａ】
2015019368.tif 000012
【図６Ｂ】
2015019368.tif 000013
【図６Ｃ】
2015019368.tif 000014
【図７Ａ】
2015019368.tif 000015
【図７Ｂ】
2015019368.tif 000016
【図７Ｃ】
2015019368.tif 000017
【図８】
2015019368.tif 000018
【外国語明細書】
2015019368000001.pdf