(57)【要約】方位角による回転部分を含む、以下を含むモバイルアンテナシステム。特定のレベルに配置された複数の重層構造。該構造は、マイクロストリップアンテナ素子１２、適切に結合され、及び電磁エネルギーを誘導し、アンテナ素子にわたって必要な位相及び振幅分配を形成するフィードライン２０、受信信号の増幅、位相変化、周波数変換、および方向付けを提供する複数の電子モジュール２８、電源及び、同じ電子モジュールのための制御回路を含む。異なるレベルの重層構造間での電磁エネルギーの移動を提供する、複数の垂直遷移１３。受信信号、電源及び制御回路を静止部分に移動させる周波数変換装置及びロータリージョイント１８。システムの空間的運動を検出するセンサー、及び電源及び制御ユニット。静止部分は、底部１０、放射線透過性部分１を伴うカバー２、機械的サポート、モーター１１、ギヤ、複数の電子モジュール１９、６、７を含む。
2006523389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仰角が電子的に方向付けられるフェーズドアレイアンテナである、方位角による回転部分を含むモバイルアンテナシステムであって、
特定のレベルに配置された複数の（多）重層構造であって、マイクロストリップアンテナ素子（１２）、電磁エネルギーを適切に結合し、および誘導し、アンテナ素子にわたって必要な位相および振幅分配を形成するフィードライン（２０）、受信信号の増幅、位相変化、周波数変換、ならびに方向付けを提供する複数の電子モジュール（２８）、電源、および、同じ電子モジュールのための制御回路を含んでいる構造と、
異なるレベルの重層構造間での電磁エネルギーの移動を提供する、複数の垂直遷移（１３）と、
受信信号電源および制御回路を静止部分に移動させる周波数変換装置およびロータリージョイント（１８）と、
システムの空間的運動を検出するセンサー、および電源および制御ユニットと、
底部（１０）、放射線透過性部分（１）を伴うカバー（２）、機械的サポート、モーター（１１）、ギヤ、および複数の電子モジュール（１９、６、７）を含む静止部分とを含むモバイルアンテナシステム。
【請求項２】
マイクロストリップアンテナ素子（１２）を含む第１レベルを形成する、第１重層構造（３）を特徴とする、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３】
キャビティ（２１）に配置されたマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項２に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４】
デュアルポートであるマイクロストリップアンテナ素子により特徴付けられる、請求項１、請求項２、または請求項３に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項５】
プローブ給電（２２）であるマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項１〜４の１つに記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項６】
容量性プローブ給電（２２、２７）であるマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項５に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項７】
スロット（２６）を通して給電されるマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項１〜４の１つに記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項８】
観測角に傾けられたマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項９】
低仰角追跡のためのインピーダンスマッチングとして機能し得る誘電体層で覆われたマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１０】
アンテナ素子（１２）を担持する誘電体層により特徴付けられる、請求項９に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１１】
二等辺三角形（２９）の頂点で形成された格子内に配置されたマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１２】
格子を形成する三角形（２９）の辺の１つにより形成される、列（３０）に対して垂直な１つの平面内にある電子追跡により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１３】
アンテナアパーチャおよびフィードライン密度（２０）の有効な利用に最適な距離に位置している、電子追跡平面に垂直な列内に配置されたアンテナ素子により特徴付けられる、請求項１２に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１４】
機械的サポート（１４）をそこに配置するために、アレイの特定位置に離れて配置されたマイクロストリップアンテナ素子（１２）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１５】
同一の列の数個のアンテナ素子（１２）に、それぞれ連続して給電するフィードライン（２０）を含む、第１重層構造（３）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１６】
同一の列の数個のアンテナ素子（１２）に、それぞれ連続して、および並行して給電するフィードライン（２０）を含む、第１重層構造（３）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１７】
一定の位相差を提供しながら、隣接する列の数個のアンテナ素子（１２）に、連続して、および並行して給電するフィードライン（２０）を含む、第１重層構造（３）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１８】
より低いレベルに結合した複数の平坦なモジュール（２５）を形成するよう、１つより多い同様の重層構造（３，１５）により形成されたレベルにより特徴づけられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項１９】
観測の方向に傾けることができる、平坦なモジュールにより特徴付けられる、請求項１８に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２０】
垂直に配置された層（３１）によって形成された第１重層構造（３）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２１】
低雑音アンプ（２８）を含む第１重層構造（３）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２２】
第１レベルの、および平行な同一の列のグループを結合する、フィードライン（２０）を含む、次の重層構造（１５、５）により特徴付けられる、請求項２１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２３】
アンプ（２８）も含む、次の重層構造（１５、５）により特徴付けられる、請求項２２に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２４】
位相制御装置を含む最後の重層構造（５）により特徴付けられる、請求項２３に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２５】
振幅制御装置をも含む最後の重層構造（５）により特徴付けられる、請求項２４に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２６】
集積回路である位相制御装置により特徴付けられる、請求項２４に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２７】
ディスクリート構成要素で構成された位相制御装置により特徴付けられる、請求２４に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２８】
異なる列の部分を結合する回路を形成するフィードライン（２０）を含む、最後の重層構造（５）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項２９】
振幅（２８）および位相制御ユニットの方向付けのための複数のデジタル制御ユニットを含む、最後の重層構造（５）により特徴付けられる、請求項２４に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３０】
事実上マイクロストリップ線である、重層構造（３、５、１５）内のフィードライン（２０）により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３１】
ストリップラインである、重層構造（３、５、１５）内のフィードライン（２０）の一部により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３２】
少なくとも重層構造（３、５、１５）のいくつかが多層プリント基板であることも特徴とする、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３３】
少なくとも重層構造のいくつか（３，５，１５）が、重層構造の次のレベルと結合した１つ以上のレベルを含む、等しいモジュールとして実装されていることを特徴とする、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３４】
分離されたレベル（３、５、１５）のフィードライン（２０）間の接続が、複数の垂直ＲＦ遷移（１３）により提供されるという特徴を伴う、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３５】
表面実装が可能な同軸要素である垂直ＲＦ遷移（１３）により特徴付けられる、請求項３４に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３６】
表面実装が可能なストリップライン要素である垂直ＲＦ遷移（１３）により特徴付けられる、請求項３４に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３７】
サポーティング機械的機能を有する垂直ＲＦ遷移（１３）により特徴付けられる、請求項３４、請求項３５、または請求項３６に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３８】
重層構造の（５，１５）の一方の側面が電磁吸収性コーティングで覆われていることを特徴とする、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項３９】
最後のレベルの重層構造（５）からのＲＦ出力が、同軸ケーブルを通して別々のコンバイナに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４０】
前記コンバイナの出力が、周波数コンバータの入力に接続されていることを特徴とする、請求項３９に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４１】
電磁シールドであるカバー（１６）で覆われた平坦な構造により特徴付けられる、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４２】
カバー（１６）が、内側に電磁吸収性コーティングを有していることを特徴とする、請求項４１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４３】
カバー（１６）が支持機能および担持機能を有することを特徴とする、請求項４１または請求項４２に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４４】
カバー（１６）がロータリージョイント（１８）を通して静止部分に取り付けられていることを特徴とする、請求項４１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４５】
カバー（１６）が、モーター（１１）からの動きを伝える下部ギヤ（９）に取り付けられていることを特徴とする、請求項４１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４６】
前記ギヤ（９）が、回転部分のカバー（１６）の周辺の周りで王冠のように作成されていることを特徴とする、請求項４５に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４７】
駆動がベルトギヤ（８）により提供されることを特徴とする、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４８】
アンテナシステムのカバー（２）が放射線透過性部分（１）を有することを特徴とする、請求項４１に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項４９】
放射線透過性部分（１）が、低仰角追跡のためのインピーダンスマッチング特性を有することを特徴とする、請求項４８に記載のモバイルアンテナシステム。
【請求項５０】
システムが、衛星信号読み取りおよび認識ユニット（１９）を有することを特徴とする、請求項１に記載のモバイルアンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ、インターネット、および衛星から放送される他の通信信号を受信する、移動車両およびプラットフォーム上で使用可能な、フラットアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のモバイル衛星アンテナシステムは、機械的、電子的、または結合された電気機械式追跡を備えている。純粋な機械的追跡を備えたシステムは、衛星の方向へ機械的に回転する有向アンテナを使用し、一方、電子的追跡を備えたシステムは、必要な方向に指向性放射パターンを形成する。適当な異形は、方位平面における機械的追跡と、衛星仰角における電子的追跡を結合することである。
【０００３】
結合された電子的および機械的な追跡による、既存のモバイルアンテナシステムの欠点は、比較的大きなサイズ、特に高さを有するため、例えば、乗用車など、あるタイプの車両での使用が困難となることである。これらのシステムの他の欠点はその複雑な構造であり、システムに必要なパラメータを確実にするものの、比較的価格が高くなってしまう。特許文献１で知られている解決策は、提示された実施例と同様に、方位角の機械的方向付けと、仰角の電子的追跡とを含んでいる。特許文献１は、中心軸の周りで回転する、回転プラットフォーム軸に対する横軸の周りで、正確に回転可能となるよう取り付けられた昇降プラットフォームを含む、低軌道衛星と連動する端末で用いるアンテナについて説明している。フェーズドアレイアンテナを形成する複数のアンテナ素子は、昇降プラットフォームに取り付けられ、昇降プラットフォームの横軸に平行で、それを通る追跡平面を有している。
【０００４】
このアンテナは機械的および電子的に方向付け可能であり、さらに、アンテナの昇降プラットフォームの表面に対する垂線を２つの衛星の間に方向付けることにより、このアンテナは、アンテナの追跡平面が２つの衛星を通過するよう、一方の低軌道衛星から他方の低軌道衛星へ切り替わるよう使用される。アンテナを切り換える瞬間には、この処理中にいかなる通信データも失われることなく、ビームは電子的に一方の衛星から他方の衛星へと方向付けられる。
【０００５】
この解決策の不都合な点は、仰角平面において必要な追加的機械的傾きが、システムの高さをさらに増加させてしまうことである。
【０００６】
他の同様の解決策は、特許文献２に示されているが、これは完全な電子的方向付けが実現されており、構造をより複雑で高価なものにしている。フェーズドアレイアンテナは、複数の導波路を伴う導波路構造を含んでいる。導波路構造は、複数の導波路を通して、アクティブフェーズドアレイの対応するモジュールへ送受信された電磁信号を分配し、そこで、受信信号の位相を増幅し、および調整する。アクティブフェーズドアレイモジュールは、信号が通り抜ける経路、および電源のための経路、およびアクティブフェーズドアレイモジュールへ出入りするデジタル信号に対する経路を提供する、内部相互接続構造へ接続されている。内部相互接続構造および導波路構造は、安定したユニットを形成するようプラットフォームに取り付けられ、それにより、電子モジュールは、対応する導波路に対して、予め決められた位置において支持されることになる。また、このプラットフォームも、電磁信号を内部相互接続構造からアンテナ出力へ分配する導波路を含んでいる。各アクティブアレイモジュールは、左側および右側の分極を切り換える分極要素を含んでいる。分極要素、アンプ、および位相制御装置は、各アクティブアレイモジュール内の基板上に取り付けられ、一方、この基板は、アンテナのフラット構造を確実にする、対応する導波路内の信号伝播方向に対して垂直に取り付けられている。
【０００７】
特許文献３で知られている解決策は、非方向付けダイヤグラムにより方向付けられたアンテナを用いる、完全な機械的追跡を備えている。
【０００８】
特許文献３は、車両に取付けられたアンテナアセンブリ、および衛星追跡アセンブリを含む、モバイル衛星通信システムについて説明している。アンテナアセンブリは、第１周波数バンド内の第１衛星の第１衛星信号を受信し、さらに、第２周波数バンド内の第２衛星の第２衛星信号を送受信するアンテナ装置、および、制御信号に応答してアンテナ装置を車両に対して回転させるドライブサブアセンブリを含んでいる。衛星追跡アセンブリは、車両が動くにつれ、第１および第２衛星を向くようアンテナ装置を維持する。このシステムは、さらに、第１衛星信号を受信するためのアンテナ装置に結合した受信器、および、そのアンテナ装置に結合した、第２衛星信号を送受信するトランシーバーを含んでいる。
【特許文献１】米国特許第６，０３４，６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８８６，６７１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８３５，０５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
こうした解決策の主な短所は、薄型のシステムの構築が不可能な点である。
【００１０】
本発明の目的は、簡単化された構造および最小の高さを有し、衛星受信および追跡に必要な特性を提供するモバイルアンテナシステムを作成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、この目的は、以下を含むモバイルアンテナシステムにより達成される：
以下を含むことにより特徴付けられる、仰角フェーズドアレイアンテナ内での電子的な方向付けを表す方位角による回転部分：
マイクロストリップアンテナ素子、電磁エネルギーを適切に結合し、および誘導し、アンテナ素子にわたって必要な位相および振幅分配を形成するフィードライン、受信信号の増幅、位相変化、周波数変換、および方向付けをする複数の電子モジュール、電源、および、同じ電子モジュールのための制御回路を含んでいる、特定のレベルに配置された複数の（多）重層構造；
異なるレベルの重層構造間での電磁エネルギーの移動を提供する、複数の垂直遷移；
受信信号、電源および制御回路を静止部分に移動させる周波数変換装置およロータリージョイント；
システムの空間的運動を検出するセンサー、および電源および制御ユニット；
底部、放射線透過性部分を伴うカバー、機械的サポート、モーター、ギヤ、および複数の電子モジュールを含む静止部分；
好適な実施例では、第１レベルを形成する第１重層構造はマイクロストリップアンテナ素子を含んでいる。
【００１２】
他の好適な実施例では、マイクロストリップアンテナ素子は支持されたキャビティである。
【００１３】
他の好適な実施例では、マイクロストリップアンテナ素子はデュアルポートである。
【００１４】
好適な実施例では、マイクロストリップアンテナ素子はプローブ給電されている。
【００１５】
他の好適な実施例では、マイクロストリップアンテナ素子はスロット給電されている。
【００１６】
他の好適な実施例では、マイクロストリップアンテナ素子は観測角へ傾けられている。
【００１７】
他の好適な実施例では、マイクロストリップアンテナ素子は、低仰角追跡のためのインピーダンス整合として作用する、誘電体層で覆われている。
【００１８】
他の好適な実施例では、誘電体層はアンテナ素子を担持可能である。
【００１９】
他の好適な実施例では、アンテナ素子は、二等辺三角形の頂点で形成された格子に配置されている。
【００２０】
好適な実施例では、電子追跡は、格子を形成する三角形の辺のうちの１つで形成された列に垂直な１つの平面内にある。
【００２１】
他の好適な実施例では、電子追跡平面に垂直な列内に配置されたアンテナ素子は、アンテナアパーチャおよびフィードライン密度の有効な利用に最適な距離に配置されている。
【００２２】
他の好適な実施例では、アンテナ素子は、機械的サポートをそこに配置するために、アレイの特定位置に離れて配置されている。
【００２３】
他の好適な実施例では、第１重層構造は、同一列の数個のアンテナ素子に連続して給電するフィードラインを含んでいる。
【００２４】
他の好適な実施例では、第１重層構造は、同一列の数個のアンテナ素子に、連続して、および並行して給電するフィードラインを含んでいる。
【００２５】
他の好適な実施例では、第１重層構造は、一定の位相差を提供しながら、隣接する列の数個のアンテナ素子に、連続して、および並行して供給するフィードラインを含んでいる。
【００２６】
他の好適な実施例では、レベルは、より低いレベルに結合した複数の平坦なモジュールを形成するよう、１つより多い同様の重層構造で形成されている。
【００２７】
他の好適な実施例では、平坦なモジュールは観測方向に傾けることができる。
【００２８】
他の好適な実施例では、第１重層構造は垂直に配置された層で形成される。
【００２９】
他の好適な実施例では、第１重層構造は低雑音アンプを含んでいる。
【００３０】
他の好適な実施例では、次の重層構造は、第１レベルの、および平行な同一列のグループを結合するフィードラインを含んでいる。
【００３１】
他の好適な実施例では、次の重層構造はアンプを含んでいる。
【００３２】
また、他の好適な実施例では、最後の重層構造は位相制御装置を含んでいる。
【００３３】
他の好適な実施例では、最後の重層構造は振幅制御装置を含んでいる。
【００３４】
他の好適な実施例では、位相制御装置は集積回路である。
【００３５】
他の好適な実施例では、位相制御装置は離散的構成要素で構成されている。
【００３６】
他の好適な実施例では、最後の重層構造は、異なる列の部分を結合する回路を形成するフィードラインを含んでいる。
【００３７】
他の好適な実施例では、最後の重層構造は、振幅の方向付けのための複数のデジタル制御ユニット、および位相制御ユニットを含んでいる。
【００３８】
好適な実施例では、重層構造内のフィードラインはマイクロストリップラインである。
【００３９】
好適な実施例では、重層構造のフィードラインはストリップラインである。
【００４０】
好適な実施例では、重層構造の少なくともいくつかは多層プリント基板である。
【００４１】
好適な実施例では、重層構造の少なくともいくつかは、重層構造の次のレベルと結合した１つ以上のレベルを含む、等しいモジュールとして実装されている。
【００４２】
好適な実施例では、分離されたレベルのフィードライン間の接続は、複数の垂直ＲＦ遷移により提供されている。
【００４３】
他の好適な実施例では、垂直ＲＦ遷移は、表面実装が可能な同軸要素である。
【００４４】
他の好適な実施例では、垂直ＲＦ遷移は、表面実装が可能なストリップライン要素である。
【００４５】
他の好適な実施例では、垂直ＲＦ遷移は機械的支持機能を有している。
【００４６】
他の好適な実施例では、重層構造の一側は電磁吸収性コーティングで覆われている。
【００４７】
他の好適な実施例では、最後のレベルの重層構造からのＲＦ出力は、同軸ケーブルを通して別々のコンバイナに接続されている。
【００４８】
他の好適な実施例では、前記コンバイナの出力は、周波数コンバータの入力に接続されている。
【００４９】
他の好適な実施例では、同じ高さにされた構造は、電磁シールドであるカバーで覆われている。
【００５０】
他の好適な実施例では、カバーは、内側に電磁吸収性コーティングを有している。
【００５１】
他の好適な実施例では、このカバーは支持機能および担持機能を有している。
【００５２】
他の好適な実施例では、このカバーはロータリージョイントを通して静止部分に取り付けられている。
【００５３】
他の好適な実施例では、このカバーは、モーターからの動きを伝える下部ギヤに取り付けられている。
【００５４】
他の好適な実施例では、前記ギヤは、回転部分のカバーの周辺に王冠のように作成されている。
【００５５】
好適な実施例では、ベルトギヤにより駆動が提供される。
【００５６】
好適な実施例では、アンテナシステムのカバーは、放射線透過性部分を有しており、異形では、これは低仰角追跡のためのインピーダンスマッチング特性を有することもできる。
【００５７】
好適な実施例では、システムは衛星信号の読み取りおよび認識ユニットを有している。
【発明の効果】
【００５８】
本発明に従うアンテナシステムの利点は、技術的な観点から構造が簡素化されており、薄くて、生産が簡単な、より安いシステムを実現する機会が与えられていることである。構造を平らにすることにより、フィードラインを高さに分配することが可能となり、追跡パラメータに対して決定的に重要な意味を持つ、アンテナ素子の隣接列のより近い配置が提供されることになる。他方、フィードラインの長く続く給電部分での相互影響の可能性が回避され、それにより、位相、相互結合、盲目効果などの不確実性が最小にされることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
アンテナシステムは、回転部分および静止部分を含んでいる。静止部分はシステムの箱であり、底部１０（Ｆｉｇ．１）、放射線透過性部分１を伴うカバー２、マイクロプロセッサ制御ユニット６、モーターコントローラ１１を備えたモーター、必要な駆動特性を提供するベルトギヤ８、電源モジュール７、および衛星認識モジュール１９を含んでいる。回転部分は、その幾何学的中心の周りの水平面内で回転する、方向付け可能なフェーズドアレイであり、一方、回転の方向付けにより受信信号の方位角追跡が提供される。仰角追跡は電子的に提供される。追跡は、受信信号の強度とアンテナアレイの空間運動に関する情報を用いて、特別なアルゴリズムに従って行われる。回転部分は複数の重層構造３、５、１５（図１）から成っており、別々のレベルを構成し、さらに、アンテナ素子間の必要な位相および振幅関係を確実にするために、マイクロストリップアンテナ素子１２、構造に従い適当な方法でアンテナ素子１２から受け取った信号を担持し、および結合するフィード伝送ライン２０（図４）を含んでいる。対応するレベルでは、各列に対して複数の低雑音増幅ステージ２１が構成され、一方、個数およびその場所は、総合的増幅および雑音指数を確実にするように選択される。構造の最後のレベルでは、追跡ビームのダイナミックな方向付けを提供する、位相制御ステージが配置されている。重層構造は、位相制御装置のための電源ラインとデジタル制御回路から成っている。ＲＦ信号は、特にＳＭＴ構成要素として開発された垂直ＲＦ遷移１３を通して、構造の異なるレベルを通過する。回転部分には、中間周波数の信号を転送する周波数変換モジュール、位相制御装置のデジタル制御、および３本の幾何学軸の周りでの空間的な運動を検出するセンサーも配置されている。静止部分への取り付けは、制御信号回路、電源、および同軸ＲＦ遷移に対する回転電気接触を含む、ロータリージョイント１８を通して提供される。マイクロストリップアンテナ素子１２は、第１フロアの重層構造の上側に配置される。これらはキャビティ２１（図３ｂ）内に配置され、要素間での低い相互結合を確実にするよう、重層構造３の層のうちの１つで作成されており、その結果、比較的低い仰角での追跡中に、アンテナのパラメータを悪化させる多くの有害な効果を回避する。他方では、これらは空気で満たされているので、こうしたアンテナ素子は、薄くて良好な効率を有している。アンテナ素子は、システムを普遍的にするために、全ての必要な分極を提供する２つの入力を有している。給電は、給電層に最小スペースを占める一方で、良好な効率を提供するプローブ２２（図３ａ）を通過する。このようにして、要素の最大密度、およびフィードラインに対する、より多くのスペースが提供されることになる。フィードラインが、ＤＣのために分断され、それぞれ増幅ステージ２８の分断構成要素の数が減少するように、静電結合プローブ給電要素を実行することが可能である。図３ａには、スロット２７で静電結合が実行される好適な実施例が示されている。技術的動作を保存可能な他の実施例は、第１レベルのフィードラインにより占められた、何らかの空間を用いて実行可能なスロット２６（図３ｂ）のみを通してアンテナ素子に給電することである。低仰角のスキャニングおよびカバーリングを改善するために、アンテナ素子は、キャビティを形成する層のより複雑な構成により、追跡（図３ｄ）方向に傾けることが可能である。アンテナ素子は、小さな仰角でスキャンするための、インピーダンスマッチング層として作用する薄いマッチング層２３により覆われている。アレイの観点から、要素は、二等辺三角形（２９）の格子に配置され、さらに、これらの間の距離は、最低仰角をカバーするためのパターン要件に従って選択される。電子追跡の方向は、三角形の辺の１つに対して垂直である。同じ辺に沿って配置された要素間の距離は、要素番号および総合的被占面積に関して最適化可能である。特定の場所に、別々の構造の機械的サポートに対して提供された、より大きな空間を伴うアレイが存在している。構造的な観点から、若干の前記平坦化構造は、その底部レベルに結合した別々の等しいモジュールとして構成されている。第１レベル３上に配置されたフィードライン２０は、パシッブに結合した要素の基本的なグループを形成する、電子追跡の方向に対して垂直な列（３０）に沿って配置された、数個のアンテナ素子１２の対応する入力からの信号を連続して結合する。さらに、２つの前記グループは平行に接続され、信号は、第１増幅が実行される次のレベルへ、垂直ＲＦ遷移１３（図４ａ）を通過する。１つの実施例（図４ｃ）のように、対応する位相差が実行された隣接列となり得る、連続して給電される２つより多いグループの要素を結合することが可能である。フィードラインの適切な配置により、第１増幅ステージは、第１レベル（図４ｂ）上で実行可能であり、このようにしてシステムの損失およびノイズは最小化される。最初の２つのレベル３、１５（図１）は、４つのモジュール２５（図２ａ）で構成されており、２つずつ下の層５と結合し、その結果、２つのより大きなモジュールが構成される。好適な実施例では、このように構成されたモジュールは、追跡をより低い仰角へ改善するよう、追跡方向へ傾けることが可能である。他の実施例（図６）では、アレイの各列がそれ自体の重層構造を有する一方で、いくつかの層（３、１５）のフィードラインを、最後のレベル５へ結合される垂直な層３上に配線可能である。
【００６０】
必要数の増幅ステージと同様に、最後のレベル５では、列により受信された信号の並列結合が実行される。システムの分極および仰角を方向付ける位相制御ステージも、そこに配置されている。各列のための２つの位相制御装置は、２つの円形のものまたは２つの直線のものに対する必要な分極数を減少させ得るよう提供される。位相制御ステージは、集積回路として実行される標準位相シフティング装置であるが、個別構成要素でも実行可能である。対応する構造の位相制御装置の出力は、１つの出力を備えたフィードラインにより形成された結合回路で結合される。これらは、ＣＰＵユニットに接続した特別に設けられたユニットにより、デジタル的に制御される。フィードラインは、適当な基板上にマイクロストリップラインとして実装されており、これらの材料および厚さが、レベルの数、したがって、構造全体の複雑さを規定するフィードライン密度を決定することになる。より高密度のフィードラインを配置するために、これらの一部は、適切なＲＦ遷移を用いて、重層構造の内部層として構成されたストリップラインとして実装可能であろう。本質的には、前記重層構造は、標準技術により実現されるプリント基板である。すべての構成要素の組み立ておよび取り付けは、ＳＭＴ技術が使用されるほとんどの場合、標準的なものである。
【００６１】
別々のレベルは、必要数の機械的支持要素と同様に、レベル間でフィード層の信号を通す複数の垂直ＲＦ遷移１３（図１、２、５）と接続している。垂直遷移は、同軸伝送ラインまたはストリップラインとして、特定用途のために開発されている。その側面の１つで、これらはＳＭＴ取り付けのために配置され、さらに他の側面上には、これらは対応する構造の金属化された貫通孔を通り抜けるリードを有しており、それにはんだ付けされている。
【００６２】
最後のレベル５の構造のＲＦ出力は、別々のモジュールとして実装された最終的ＲＦコンバイナ内で、同軸ケーブルを通して結合されている。ここからの信号は、それを中間周波数に変換する周波数コンバータへ送られ、さらに、衛星信号の受信および認識のためのモジュールを通してアンテナ出力に送られる。
【００６３】
回転部分全体は、支持機能があり電磁遮蔽も提供するカバー１０により、囲まれる。加えて、フィードライン間の電磁エネルギーの寄生的伝播を抑える電波吸収性層が、カバーおよび重層構造へ配置されている。カバーの中央では、ＲＦ信号を通す同軸ロータリージョイントと同様に、電源回路と、デジタル制御のためのこれらとを接続するスライディングジョイントを含む、ロータリージョイント１８が取り付けられる。
【００６４】
カバーの底部には、駆動に必要なギヤ比を確実にするギヤと共に、駆動ベルトに噛み合った、特に薄く構成された歯車が取り付けられている。好適な実施例では、この歯車は、カバーの周辺の周りに王冠のように実装可能であり、アンテナのプロフィールをさらに小さくする。
【００６５】
アンテナシステムは以下のように作動する：
衛星から放送される電磁信号は、アンテナシステムの第１レベルのアンテナ素子により受信され、その後、それはフィードラインを通して担持され、および結合され、さらに、特定の場所で、システムの増幅／ノイズの必要な比率を確実にする増幅器ステージが実行される。この結合は、基本的に位相制御モジュールまでの列において行われ、その後、その列は、各モジュールあたり１つの出力へと結合される。フィードラインの全体構造は、追跡方向の方向付けの特性を確実にする、厳密に制御された位相および振幅の比を伴っている。位相制御モジュールの制御はＣＰＵユニットにより実現され、それにより、受信信号の測定および空間動作センサーに基づく、追跡ソフトウェア制御が提供される。このユニットはまた、回転部分の機械的回転の方向付けを実行し、方位平面での追跡を確実にしている。
【００６６】
本発明の応用
本発明に従うアンテナシステムは、移動プラットフォーム上の薄型モバイルアンテナが、異なる分極を伴う衛星信号を受信する必要がある場合に適用可能である。このアンテナシステムは従来の衛星放送受信器で動作可能であり、一方、方向付けは、受信器、または別の制御ユニットにより実現可能である。本システムは、デジタルテレビ受信、または他の同等なデジタルデータ転送を含み、ＧＥＯ衛星を通して放送される、全ての現今のサービスを提供可能である。高密度の列により、例えば、米国、またはヨーロッパ全体の範囲の、広い地理的領域で、等しく成果をあげる使用可能なシステムを作成する、低仰角を確実にしている。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】システムの好適な実施例の分解図である。
【図２】アンテナシステムの好適な実施例の断面図である。
【図３】アンテナ素子の好適な実施例を示す図である。
【図４】第１レベルのフィードラインの好適な実施例を示す図である。
【図５】垂直遷移の好適な実施例を示す図である。
【図６】垂直モジュールを使用するアンテナの好適な実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  放射線透過性部分、２  カバー、３  重層構造、５  重層構造、６  マイクロプロセッサ制御ユニット、７  電源モジュール、８  ベルトギヤ、１１  モーターコントローラ、１２  マイクロストリップアンテナ素子、１３  垂直ＲＦ遷移、１５  重層構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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