(57)【要約】      （修正有）【課題】素子欠陥がある場合にアレイをより容易に修理できるように形成する。【解決手段】フェーズドアレイアンテナは、複数のアレイタイルに分割された基板を含む。各ダイポールアンテナ素子がそれらのアレイタイルの一つに配置された状態で、基板上にダイポールアンテナ素子のアレイが形成される。各ダイポールアンテナ素子は、中央給電部分と、そこから外側に延びる１対の脚部とを含む。隣接するダイポールアンテナ素子の隣接する脚部が隔離された端部を含み、それら隔離された端部が、別個のタイルで画定される隙間を端部間に形成する。コンデンサカプラが、隣接する脚部の離隔された端部に配置され、隣接するダイポールアンテナ素子の離隔された端部の容量結合のために上記隙間を架橋している。【選択図】図６
2008259213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェーズドアレイアンテナであって、
複数のアレイタイルに分割された基板と、
前記基板上に形成されたダイポールアンテナ素子のアレイであって、各ダイポールアンテナ素子が前記複数のアレイタイルの一つに配置されており、各ダイポールアンテナ素子が中央給電部分とそこから外側に延びる１対の脚部とを有し、隣接するダイポールアンテナ素子の隣接する脚部が、それぞれ離隔された端部を有し、それら隔離された端部が、端部間にあり、別々のアレイタイルで画定される隙間を形成しているダイポールアンテナ素子のアレイと、
前記隣接する脚部の前記離隔された端部に配置され、隣接するダイポールアンテナ素子の前記離隔された端部の容量結合のために前記隙間を架橋するコンデンサカプラと、
を備えるフェーズドアレイアンテナ。
【請求項２】
前記コンデンサカプラが、支持部材とその上の導電性シートを有する請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項３】
前記支持部材がポリアミドフィルム層を含む請求項２に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項４】
前記隣接する脚部の前記離隔された端部が空隙を画定する請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項５】
前記ダイポールアンテナ素子のアレイが、二つの偏波を提供するように第１組及び第２組の直交ダイポールアンテナ素子を含む請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項６】
フェーズドアレイアンテナを形成する方法であって、
基板を複数のアレイタイルに分割し、
各アレイタイル上にダイポールアンテナ素子を形成し、各ダイポールアンテナ素子は、中央給電部分とそこから外側に延びる１対の脚部とを有しており、隣接するダイポールアンテナ素子の隣接する脚部が、それぞれ離隔された端部を有し、それら隔離された端部が、端部間にあり、別々のアレイタイルで画定される隙間を形成し、
前記隣接する脚部の前記離隔された端部にコンデンサカプラを配置することにより、隣接するダイポールアンテナ素子の前記離隔された端部を容量結合すること、
を含む方法。
【請求項７】
グランドプレーンと、前記グランドプレーン及び前記基板の間の少なくとも１層の誘電体層とを形成することをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記基板を前記複数のアレイタイルに分割するために、前記少なくとも１層の誘電体層を通して前記グランドプレーンまで前記基板を切断することをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記コンデンサカプラを、支持部材とその上にある導電性シートとして形成することをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記支持部材を、前記導電性シートより広がった周辺部を有するように形成することをさらに含む請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信分野に関し、より詳細には、フェーズドアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
広い周波数帯域幅及び広い走査角度を有する軽量のフェーズドアレイアンテナ（位相配列アンテナ）は、経済的に製造することができ、航空機のノーズコーンなどの表面上に合うように取り付けることができる。そのようなアンテナの例には、電流シートアレイ（ＣＳＡ）がある。電流シートアレイは、少なくとも１層のダイポール層から形成され、ダイポールアンテナ素子（要素）間に結合コンデンサを用いる。このコンデンサは、互いに組み合わせた「指部」のようなかたちに形成されることが多い。ダイポール素子間の結合容量は、コンデンサの「指部」を長くすることによって増大させることができ、その結果、アンテナに更なる帯域幅がもたらされる。このタイプの構造の例が、本願の譲受人に譲渡された、Ｄｕｒｈａｍの米国特許第６４１７８１３号（‘８１３特許）に開示されており、その開示が参照により全体としてここに組み込まれる。
【０００３】
同様のフェーズドアレイアンテナが、本願の譲受人に譲渡された、Ｄｕｒｈａｍ等の米国特許第６８２２６１６号（‘６１６特許）に開示されており、このフェーズドアレイアンテナは、所望の動作帯域幅において、ある周波数の利得の大幅なドロップアウトを克服している。開示されたアンテナによれば、広い周波数帯域幅及び広い走査角度を有する軽量のフェーズドアレイアンテナが提供され、そのフェーズドアレイアンテナもやはり表面に合うように取付け可能であり、利得のドロップアウトを受けない。このアンテナは、電磁（ＥＭ）環境に応答するためのフィードスルー（feed-through）アンテナを含むことができ、高域通過フィルタ応答をもたらすことができる。‘８１３号及び‘６１６号特許に開示されているように、こうしたアンテナは、隣接するダイポールアンテナ素子間の容量結合に依存する接続型アレイである。
【０００４】
これらのタイプのフェーズドアレイアンテナは大型アレイとして形成されることが多く、そしてサブアレイを用いて形成されることが多く、２．０〜１８．０ＧＨｚの範囲で動作可能である。それらは、別個のアレイパネルを有した異なる複数のモジュールで構成することができる。例えば各アレイパネルは約１２×１８インチ（３０．４８×４５．７２ｃｍ）であり、アンテナ開口を形成する。それらアンテナは、さまざまなビーム形成要素、サブアレイビーム形成器、送信／受信モジュール及び関連する構成要素を組み合わせた組立体と、アンテナ給電部分及びそこから外側に延びる関連する脚部にリボン接合される接続とによって構成することができる。アンテナ素子はダイポールを形成する。結果として、こうしたフェーズドアレイアンテナ構造は、上記に示すと共に参照により組み込まれる‘６１６号及び‘８１３号特許に記載のように、緊密に詰まっており、近接しつつ離れたダイポール素子のアレイ（配列）を有しており、隣接するダイポール素子がコンデンサによる結合を介して接続される。こうしたアンテナは、水平および垂直のダイポール素子と給電点でのはんだ接続を用いることによって二つの偏波をもつことができる。コンデンサによる結合は、広帯域性能を付与するものであり、指をお互いの隙間に組み合わせたようなコンデンサ素子（要素）、又は場合によっては端部に結合されるコンデンサ素子を使用して形成することができる。指を組み合わせたかたちのコンデンサ素子は、静電容量を増大させるために、長く延びた「指部」を有する。しかし、指部の長さを増大させると、構造が共振するために問題となる恐れがある。そこで、縁部結合を使用することができる。
【特許文献１】米国特許第６４１７８１３号明細書
【特許文献２】米国特許第６８２２６１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このタイプのフェーズドアレイアンテナ構造により、性能上の利点が提供されるものの、１つのダイポールアンテナ素子に欠陥がある場合にアレイ全体を廃棄しなければならないことが多いので、そのようなアレイをより容易に修理できるような構成でアレイを形成することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
フェーズドアレイアンテナは、複数のアレイタイルに分割された基板を含む。基板上にダイポールアンテナ素子のアレイが、各ダイポールアンテナ素子がそれらのアレイタイルの１つにそれぞれ配置されるように形成される。各ダイポールアンテナ素子は、中央給電部分と、そこから外側に延びる１対の脚部とを含む。隣接するダイポールアンテナ素子の隣接する脚部が、それぞれ離隔された端部を含み、それら隔離された端部が、端部間にあり、別々のアレイタイルで画定される隙間を形成する。コンデンサカプラ（容量結合器、capacitor coupler）が、隣接する脚部の離隔された端部に配置されて、隣接するダイポールアンテナ素子の離隔された端部を容量結合（静電結合、capacitive coupling）するために隙間を架橋している。
【０００７】
一態様では、コンデンサカプラを、支持部材及びその上にある導電性シートとして形成することができる。支持部材は、ポリアミドフィルム層として形成することができ、ピックアンドプレース組立て装置による取付ができるように導電性シートの後ろに広がる周辺部を含むことができる。支持部材は、厚さ約５ミル（０．１２７ｍｍ）、約８０×約３０ミル（２．０３２ｍｍ×０．７６２ｍｍ）とすることができる。
【０００８】
別の態様では、隣接する脚部にそれぞれ対応する離隔された端部が、空隙（air gap）を画定する。ダイポール素子のアレイを、二つの偏波を提供するために、第１組及び第２組の直交ダイポールアンテナ素子によって形成することができる。基板及びダイポール素子のアレイを、電流シートアレイとして形成することができる。
【０００９】
別の態様では、少なくとも１層の誘電体層を、該誘電体層がグランドプレーンと基板の間に配置されるように、グランドプレーンに隣接して施すことができる。
【００１０】
方法の態様もまたここに述べられているものとする。
【００１１】
本発明の他の目的、特徴及び効果は、以下の本発明の詳細な説明から、添付の図面を参照して明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、好ましい実施の形態が示される添付の図面を参照して、種々の実施の形態についてさらに十分に説明する。さまざまな形態が述べられるが、記載される実施の形態はここで述べる実施の形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろそれらの実施の形態は、本開示が網羅的で完全なものとなるように、そして本開示によって本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために、提供するものである。同じ数字は、全体を通じて同じ要素を表す。
【００１３】
本発明の非限定的な例によるフェーズドアレイアンテナは、許容できる切れ目によってアンテナ構造を分割してアレイ「タイル」を形成することができないような構造に関連する問題を克服し、それにより、アレイをより容易に製造及び修理できるようにする。例えば、給電特性及びインピーダンスが重要であるアンテナにとって給電点（給電線）は敏感な領域であるため、給電点（給電線）を通るように切断することは不可能である。そうした領域内に切れ目があると、アンテナの性能を激しく低下させる。コンデンサを通るように切断することも、ダイポールアンテナ素子間の注意深く設計された結合が損なわれるので不可能である。
【００１４】
電流シートアレイアンテナは完全なアレイとして組み立てられ、大型のプリント配線板（ＰＷＢ）及び／又はグランドプレーン内の発泡体スペーサの調達及び製造を必要とするのものなので、個々のダイポールアンテナ素子ごとにセグメント又はアレイ「タイル」を形成することはさらに困難である。１つのダイポールアンテナ素子を修理することは不可能なことが多く、結果として場合によってはアレイパネル全体を廃棄しなければならない。
【００１５】
例えば、電流シートアレイとして形成されたフェーズドアレイアンテナの１つのタイプでは、５１２個の素子があり、単一片の発泡体に対して位置合わせされた１６×１６インチ（４０．６４×４０．６４ｃｍ）の電流シートアレイ開口を形成し、数千の特徴部についてグランドプレーンに対して位置合わせされる。そのようなフェーズドアレイアンテナの製造は困難かつ大きな労力を要し、一旦組立てると容易に修理することができない。
【００１６】
本発明の非限定的な例による広帯域フェーズドアレイアンテナは、開口の一部としての基板からグランドプレーンまでの切れ目を用いて、各ダイポールアンテナ素子に対応する個々のアレイ「タイル」に分割（区分け）される。金属被覆（金属化）された付加的なコンデンサカプラ（容量結合器）が、別個の「機器（appliance）」として形成される。コンデンサカプラは支持部材及びその上にある導電性シートを用いて形成することができる。コンデンサカプラは、空隙を覆い、隣接するダイポールアンテナ素子のみに対してコンデンサ結合（容量結合）を形成する。
【００１７】
このアンテナ構造は、コンデンサカプラを使用して、所望のコンデンサ結合（容量結合）を組み込むものである。支持部材に、コンデンサカプラを形成する導電性シートを備えることができる。支持部材は周辺部を有し、この周辺部が、ピックアンドプレース組立てを着実にするために組立装置により取り付けられることができる。金属被覆テープパターン又は金属被覆プラスチックフィルムを含む他の設計、ならびに機能的にコンデンサカプラを形成するための他の技術を使用することもできるのはもちろんである。切れ目及びコンデンサカプラを用いるので、ダイポール素子間の結合を必要な通りに維持しつつ、より大型のアレイを、より小型で、より製造性が高く、個々のダイポールアンテナ素子に対応するアレイ「タイル」又はセグメントにて形成することができる。コンデンサカプラをモジュール式構成に追加すると、アンテナの性能が仕様より低下しないといったことを確実にできる。この構成は、サイズ又は素子数に拘わらず、どんな電流シートアレイ（ＣＳＡ）アンテナでも使用することができる。参照により組み込まれた‘６１６号特許には静電容量を増大させるための長くて指を組み合わせたタイプのコンデンサが設けられるが、これはモジュール式アレイとして使用するのに適していない。
【００１８】
次に、図１〜図５を参照して、本発明の非限定的な例によるフェーズドアレイアンテナをより良く理解するための背景的情報として、参照により組み込まれた‘６１６号特許に開示されたような多層容量結合構造及びフェーズドアレイアンテナの詳細をここで記載する。この構成は付加的な容量結合を得るために別の層を組み合わせてよい。
【００１９】
参照により組み込まれた‘６１６号特許に記載の広帯域フェーズドアレイアンテナ１０を図に示す。アンテナ１０は、ノーズコーン上、あるいは、平坦又は非平坦な３次元形状を有する他の剛性のある取付け部材に取り付けられてよく、例えば航空機又は宇宙機に取り付けられ、また、当業者に理解されるように送信及び受信コントローラ（図示せず）に接続されてよい。
【００２０】
広帯域フェーズドアレイアンテナ１０は、好ましくは複数の可撓性層から形成される。それらの層は、グランドプレーン３０と外側誘電体層２６との間に挟まれたダイポール層２０又は電流シートアレイを含み、外側誘電体層２６は発泡体から形成される。（好ましくは、発泡体又は類似の材料から形成された）他の誘電体層２４を図示のように間に設けることができる。さらに、フェーズドアレイアンテナ１０は、少なくとも１つの結合プレーン２５を含む。結合プレーンはさまざまな形態で実施できることが理解され、結合プレーンには、完全に又は部分的に金属被覆された結合プレーン、ダイポール層２０の上方又は下方にある結合プレーン、あるいはダイポール層の上方又は下方又はその両方にあってよい複数の結合プレーンが含まれる。
【００２１】
ダイポール層２０、グランドプレーン３０、結合プレーン２５、及び発泡体からなる誘電体層２４、２６がそれぞれ接着剤層２２により一緒に固定されて、可撓性のある適当なアンテナ１０を形成する。当業者に理解されるようにこれらの層を一緒に固定するための技術を用いることもできる。誘電体層２４、２６は、走査角度を改善するために誘電定数が漸減するものでもよい。非限定的な例では、グランドプレーン３０とダイポール層２０の間の誘電体層２４が３．０の誘電定数を有してよく、ダイポール層２０の反対側の誘電体層２４が１．７の誘電定数を有してよく、外側誘電体層２６が１．２の誘電定数を有してよい。
【００２２】
電流シートアレイ（ＣＳＡ）すなわちダイポール層は一般に、グランドプレーンの上方の誘電体層内に埋め込まれた、密接に結合したダイポール素子を有する。これらの従来技術例における素子間結合は、指部を組み合わせるように構成されたコンデンサを用いて達成される。図２及び図３に示すようにコンデンサの「指部」を長くすることによって結合を増強することができる。この付加的な結合は帯域幅をより大きくする。これらのコンデンサは、４分の１波長（λ／４）カプラのバンクとして作用する傾向があると考えられる。特定の設計の帯域幅を拡大させるように結合を維持することができる。この従来技術例では、指部の組合せタイプのコンデンサの周囲にあり、又は隣接する別の層に結合プレートを配置することによって必要な素子間結合の程度を維持することができる。コンデンサの「指部（digits又はfingers）」を短くすると、利得のドロップアウトが帯域外に移るが、結合及び帯域幅が減少する。それらの別個の層に結合プレートを追加すると、容量結合が増大して、帯域幅が維持又は向上する。別個の層に結合プレートを使用することにより、図４に示すように指部を組み合わせるタイプのコンデンサが使用されていない設計において帯域幅が向上することが分かっている。
【００２３】
次に、図２〜４を参照して、この例でのダイポール層２０についてここで説明する。ダイポール層２０は、可撓性基板２３上のダイポールアンテナ素子４０からなるアレイとしてのプリント導電性層として形成することができる。各ダイポールアンテナ素子４０は、中央給電部分４２と、そこから外側に延びる１対の脚部４４とを含む。各給電部分４２に対応する給電線が基板２３の反対側から接続される。隣接するダイポールアンテナ素子４０の隣接する脚部４４が、隣接するダイポールアンテナ素子間の容量結合を増大させるために、それぞれ互いに離れた端部４６を有している。増大した容量結合を提供するように、隣接するダイポールアンテナ素子４０が所定の形状を有し、互い関連して配置される。例えば、隣接するダイポールアンテナ素子４０間の静電容量は、この従来技術例では、約０．０１６〜０．６３６ピコファラド（ｐＦ）でよく、好ましくは約０．１５９〜０．２３９ｐＦでよい。
【００２４】
図３に示すように、隣接する脚部４４の離隔された端部４６は、オーバーラップし、指部が互いの間に挟まるように組み合わされた部分４７を有する。各脚部４４は、細長い本体部分４９、細長い本体部分の端部に接続された拡大幅端部５１、及び複数の指部５３を有し、指部５３は例えば４本であり、拡大幅端部から外側に延びている。
【００２５】
別の例では、図４に示すように、隣接するダイポールアンテナ素子４０の隣接する脚部４４’が、隣接するダイポールアンテナ素子間の容量結合を増大させるために、隔離された端部４６’を有する。この実施の形態では、隣接するダイポールアンテナ素子間に増大した容量結合を提供するように、隣接する脚部４４’の離隔された端部４６’が、細長い本体部分４９’の端部に接続された拡大幅端部５１’として形成される。例えば、離隔された端部４６’の間の距離Ｋは、約０．００３インチ（約０．０７６２ｍｍ）である。
【００２６】
図３及び図４に示すように、ダイポールアンテナ素子に隣接して、好ましくは、ダイポール層２０の上方又は下方に、点線で示す結合プレーン２５を配置することができる。結合プレーン２５は、図３に示すように、結合プレーンの表面全体上に金属被覆２７を有してもよく、図４に示すように、結合プレーンの選択された部分上に金属被覆２７’を有してもよい。もちろん、隣接するダイポールアンテナ素子間の容量結合を増大させる他の構成も適用可能である。
【００２７】
ダイポールアンテナ素子４０のアレイは、１平方フィート（０．０９２９０３０４平方メートル）あたり約１００個〜約９００個の範囲の密度で構成することができる。広帯域フェーズドアレイアンテナ１０が約２〜約３０ＧＨｚの周波数範囲にわたって、また約±６０度（低走査損失）の走査角度で動作可能なように、ダイポールアンテナ素子４０のアレイの大きさと配置を設定することができる。アンテナは、１０：１又はそれより大きな帯域幅を有することもできる。アンテナは、表面へ合うように取付けることができ、軽量特性を維持しながら低コストで容易に製造することができる。
【００２８】
例えば図３は、隣接するダイポールアンテナ素子４０の隣接する脚部４４を示す大幅に拡大した図であり、隣接する脚部４４が、隣接するダイポールアンテナ素子間に容量結合の増大をもたらすための隔離された端部４６を有している。この非限定的な例では、隣接する脚部４４及びそれぞれに対応する離隔された端部４６が、以下の寸法を有する。拡大幅端部５１の長さＥが、０．０６１インチ（１．５４９４ｍｍ）に等しく、細長い本体部分４９の幅Ｆが、０．０３４インチ（０．８６３６ｍｍ）に等しく、隣接する拡大幅端部５１の組合せの幅Ｇが、０．０４４インチ（１．１１７６ｍｍ）に等しく、隣接する脚部４４の組合せの長さＨが、０．２７６インチ（７．０１０４ｍｍ）に等しく、複数の指部５３のそれぞれの幅Ｉが、０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）に等しく、隣接する指部５３の間の間隔Ｊが、０．００３インチ（０．０７６２ｍｍ）に等しい。ダイポール層２０は、以下の寸法、すなわち、１２インチ（３０．４８ｃｍ）の幅Ａと１８インチ（４５．７２ｃｍ）の高さＢを有することができる。この例では、幅Ａに沿ったダイポールアンテナ素子４０の数Ｃが４３個に等しく、長さＢに沿ったダイポールアンテナ素子の数Ｄが６５個に等しく、結果として２７９５個のダイポールアンテナ素子によりアレイが形成される。
【００２９】
広帯域フェーズドアレイアンテナ１０は、約２ＧＨｚ〜約１８ＧＨｚの所望の周波数範囲を有し、隣接する脚部４４の端部４６の間隔は、最も高い所望の周波数における約２分の１波長未満である。
【００３０】
図５を参照すると、別の実施の形態のダイポール層２０’は、第１組及び第２組のダイポールアンテナ素子４０を含んでおり、当業者に理解されるように、それらダイポールアンテナ素子４０が二つの偏波を提供するために互いに直交する。ダイポールアンテナ素子４０の導電性層を基板２３上にプリント及び／又はエッチングなどすることにより、ダイポールアンテナ素子４０のアレイを可撓性基板２３上に形成することができる。
【００３１】
各ダイポールアンテナ素子４０は、中央給電部分４２と、そこから外側に延びる１対の脚部４４とを含む。隣接するダイポールアンテナ素子間に増大した容量結合を提供するように、隣接する脚部４４の離れた端部４６を形成及び配置することができる。端部４６は、指を組み合わせたような部分４７（図３）、又は拡大幅端部５１’（図４）を含むことができる。グランドプレーン３０がダイポールアンテナ素子４０のアレイに隣接して好適に形成され、１又は複数の誘電体層２４、２６がダイポール層２０の両側に、接着剤層２２が介在した状態で層状に設けられる。
【００３２】
この種のアンテナ１０は、ビーム形成器を用いて走査可能であり、各ダイポールアンテナ素子４０が広いビーム幅を有する。素子４０のレイアウトを、可撓性基板２３すなわちプリント回路板上で調整することができ、あるいはビーム形成器を使用して、素子の経路長を調整することによって、それらを必要な位相に配置することができる。
【００３３】
図６〜図９は、本発明の非限定的な例に係る実施の形態のフェーズドアレイアンテナをダイポール層１００にて示している。この実施の形態は、容量結合のためにコンデンサカプラ（容量結合器、capacitor coupler）を用いており、コンデンサカプラは、ダイポールアンテナ素子の結合端部にある空隙（air gap）を覆っており、そこでは、アンテナ構造がダイポールアンテナ素子毎に分割（区分け）されて別々の「タイル」になっている。このフェーズドアレイアンテナの構造は、図１〜図５に示すフェーズドアレイアンテナの構造と類似している。ただし、図６〜図９に示すように、アンテナがダイポールアンテナ素子ごとに分割されて、各ダイポールアンテナ素子に対応する別個の「タイル」になっており、脚部の縁部の結合端部のところに形成された空隙を架橋（橋絡、bridge）するコンデンサカプラを含む。このフェーズドアレイ構造は、アンテナ開口がある層から下方のグランドプレーンまで誘電体材料が除去されるように、サブアレイのようにダイポールアンテナ素子１０２ごとに分割されている。したがって、アンテナ及び開口が分割されて、１０４で示すアレイタイルが形成される。
【００３４】
切れ目（cut-line）１０６が開口としての基板からグランドプレーンまで延びており、この非限定的な例では、切れ目１０６の幅は約１０ミル（０．２５４ｍｍ）とすることができる。切れ目１０６の寸法は、「タイル」寸法、アレイ構成、及び当業者に知られた他の構造的機能及び最終的な使用用途に応じて設定することができる。図には個々のダイポールアンテナ素子の給電点１１０が示されている。個々のダイポールアンテナ素子１０２はダイポールアーム１１２を含み、各ダイポールアーム１１２は外側に延びて、縁部の結合によりアーム間に空隙１１４を形成する。互い組み合わされるような「指部」は設けられていない。空隙のところにあるコンデンサカプラが容量結合を提供する。
【００３５】
非限定的な一例では、縁部で結合されるダイポールアーム１１２の間に、約６ミル（約０．１５２４ｍｍ）の空隙１１４がある。各ダイポールアーム１１２は、ペアになる別のダイポールアンテナ素子の別のダイポールアームと縁部で結合される。各空隙１１４のところにコンデンサカプラ１１６が配置されており、コンデンサカプラ１１６は、支持部材１２２（保持体又は機器）上に配置された導電性シート１２０により形成され、容量結合をもたらす（図８）。支持部材１２２は、Ｄｕｐｏｎｔ社によりＫａｐｔｏｎ（商標）という名称で販売されているような、分割され金属被覆されたポリアミドフィルムとして形成することができる。
【００３６】
非限定的一例では、Ｋａｐｔｏｎ（商標）から形成したような金属被覆フィルム層を、長さ約８０ミル（２．０３２ｍｍ）×幅約３０ミル（０．７６２ｍｍ）、厚さ約５ミル（０．１２７ｍｍ）とすることができる。別の例に、厚さ約１０ミル（０．２５４ｍｍ）のＡｒｌｏｎ  ３５Ｎがあり、約０．０９０インチ（２．２８６ｍｍ）×約０．８０インチ（２０．３２ｍｍ）の、金属層が上にある支持部材を形成し、それによりコンデンサカプラを形成し得る。支持部材（保持体）は、ポリアミド及び類似の材料から形成することができ、ピックアンドプレース組立てを可能にするために、金属製の導電性シートよりもわずかに大きな周辺部を有することができる。図８には導電性シートが上にある状態で支持部材が示されている。ピックアンドプレース機械が支持部材を掴んで迅速にピックアンドプレース組立てを行うことができる。また、図７は、ビーム形成器及び他の回路への接続のために構造中を垂直に延びる回路コネクタ１３０を示す。導電性シートは、金箔、銅箔又は類似の導電性材料から形成することができる。
【００３７】
図９は、給電点と、空隙を覆って設けられたコンデンサカプラのイメージを示す。
【００３８】
フェーズドアレイアンテナ構造で使用される発泡体は、低誘電率発泡体として形成されたＲｏｈａｃｅｌｌ（商標）とすることができる。
【００３９】
図１０は、元々の、タイル化されていないモデルである従来技術のフェーズドアレイアンテナの利得対周波数のグラフであり、ボアサイトにおける理論上の最大利得、ボアサイトにおける予想利得、及び４５度走査における予想利得を示す。ギガヘルツ単位での周波数が横軸上に示してあり、ｄｂｉ単位での利得が縦軸上に示してある。
【００４０】
図１１は、図１０に示すグラフに類似する利得対周波数のグラフであるが、本発明の非限定的な例によるモジュール式のタイル化された構成の性能を示しており、この構成では、ダイポール素子が個々の「タイル」として形成され、図６〜図９に示すように、空隙のところでコンデンサカプラを使用して分割されている。図１０及び図１１に示すグラフの比較において明らかに示されるように、コンデンサカプラをモジュール式設計に追加すると、仕様より低くならないような性能を確実に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】上記に示すと共に参照により組み込まれた‘６１６号特許に開示された広帯域フェーズドアレイアンテナの分解図である。
【図２】図１に示す広帯域フェーズドアレイアンテナのプリント導電性層の概略的な上面図である。
【図３】図１に示す広帯域フェーズドアレイアンテナにおける、隣接するダイポールアンテナ素子の隣接する脚部の離隔された端部を示す拡大した概略的な上面図である。
【図４】図１に示す広帯域フェーズドアレイアンテナにおける、隣接するダイポールアンテナ素子の隣接する脚部の離隔された端部を示す拡大した概略的な上面図である。
【図５】図１に類似する広帯域フェーズドアレイアンテナのプリント導電性層の別の例の概略的な上面図である。
【図６】本発明の非限定的な例による、コンデンサカプラを有する広帯域フェーズドアレイアンテナのプリント導電性層の概略的な上面図である。
【図７】本発明の非限定的な例による、ダイポール素子の縁部結合された脚部によって形成された空隙を覆うコンデンサカプラを示す部分的な等角図である。
【図８】図６に類似したプリント導電性層の別の上面図であって、本発明の非限定的な例による、支持部材及び導電性シートとしてのコンデンサカプラを示す図である。
【図９】図８に示すようなプリント導電性層のイメージを示す平面図である。
【図１０】元々のタイル化されていないモデルのフェーズドアレイアンテナの利得対周波数のグラフであって、ボアサイト及び４５度走査における利得を示す図である。
【図１１】本発明の非限定的な例による、モジュール式のタイル化構造のコンデンサカプラ付きフェーズドアレイアンテナに関する利得対周波数性能を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１００  ダイポール層
１０２  ダイポールアンテナ素子
１０４  アレイタイル
１０６  切れ目
１１０  給電点
１１２  ダイポールアーム
１１４  空隙
１１６  コンデンサカプラ
１２０  導電性シート
１２２  支持部材
【図１】
2008259213.tif 000003
【図２】
2008259213.tif 000004
【図３】
2008259213.tif 000005
【図４】
2008259213.tif 000006
【図５】
2008259213.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008259213.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2008259213000001.pdf