(57)【要約】本発明は、マイクロストリップアレイアンテナ（１００）に関し、特に、各々がそれぞれ独自の偏波を生成する２つの部分の電力供給層からなる並列給電構造を有する広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナに関する。前記アンテナ（１００）は、閉領域（１１２）の内側部分を除いた上方側を金属によって被覆された第１フィルム（１１０）（いわゆる“グラウンド”）を具備し、多数の閉領域が、均一なアレイ形状で配置される。さらに、閉領域（１１２）の所定の中心領域に被覆された金属は除去され、かつ、パッチアンテナ（１１４）が、閉領域（１１２）の該除去された中心領域に、さらに、第１フィルム（１１０）の閉領域（１１２）の外側の領域に形成される。
2004527180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナであって、
上方側を金属によって被覆され、かつ、複数のパッチエレメントが均一なアレイ形状によって配置される第１フィルムと、
前記第１フィルムの中心に形成された閉領域と、
前記閉領域の中心に形成され、該閉領域において共振により放射を生成するパッチアンテナと、
前記第１フィルムの下に形成された第１発泡スチロールと、
近接給電励起の伝送線路を形成する第２フィルムと、
前記第２フィルムの下に形成された第２発泡スチロールと、
前記第２発泡スチロールの下に形成された第３フィルムと、
前記第３フィルムの下に形成された第３発泡スチロールと、
前記第３発泡スチロールの下に形成された第４フィルムと、
前記第４フィルムの下に形成された第４発泡スチロールと、
前記第４発泡スチロールの下に形成された薄い金属プレートと
を具備し、
前記第２フィルムは、前記第１発泡スチロールの下に形成され、前記閉領域を除いた前記第１フィルムの底面側に並列に接続され、外部から入力された電流に従って各々のパッチアンテナを励起することにより第１偏波を生成し、
前記第３フィルムにおいて、スロットが、電磁波が通過するために、各々のパッチアンテナに対応した位置に形成され、
前記第４フィルムにおいて、開口部給電励起のための伝送線路は、該第４フィルムに形成され、かつ、該伝送線路は、互いに並列に接続され、かつ、該伝送線路は、外部から入力された電流に従って前記スロットを通して各々のパッチアンテナを励起することにより第２偏波を生成することを特徴とするアレイアンテナ。
【請求項２】
前記各々の電力供給層は、電力供給部から発生するエネルギー損失を低減するために、ストリップ線路を用いることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ。
【請求項３】
前記電力供給部およびパッチエレメントは、電磁的に連結され、かつ、アンテナとして動作することを特徴とする請求項２に記載のアレイアンテナ。
【請求項４】
前記２つの偏波の一方は、近接給電型を用いたパッチエレメントにより生成され、かつ、該パッチエレメントにより並列給電部において放射され、かつ、他方の偏波は、開口部給電型を用いたパッチエレメントにより生成され、かつ、該パッチエレメントにより並列給電部から生成される電磁波のスロットを通して放射されることを特徴とする請求項３に記載のアレイアンテナ。
【請求項５】
前記第２フィルムおよび第４フィルムは、前記第１〜第４発泡スチロールにより形成された水平平面において、互いに垂直に配置されることを特徴とする請求項４に記載のアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロストリップアレイアンテナ（microstrip array antenna）に関し、特に、各々がそれぞれ独自の偏波（polarization）を生成する２つの部分の電力供給層からなる並列給電構造を有する広帯域（broad-band）デュアル偏波（dual-polarized）マイクロストリップアレイアンテナに関する。
【０００２】
本発明による広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナは、干渉効果を最小限にするために、２つの別々の直線偏波（linear polarization）のための伝送経路を、互いに異なった層に配置し、かつ、近接給電（proximity feeding）方法および開口部連結（aperture coupled）方法が、２つの別々の偏波を得るために用いられる。
【背景技術】
【０００３】
一般的なマイクロストリップアレイアンテナは、電力供給線路を有する電力供給基板として、誘電体基板を用いてきた。従って、システムの厚さおよび製造コストが増加していた。さらに、パッチアンテナが１つの励起部を有するので、１つの偏波のみを受信することが可能であった。単一の電力供給基板を用いる場合にパッチアンテナは２つの励起部を有するが、他の偏波のための励起伝送線路を配置するために十分な空間がなく、かつ、アンテナの帯域幅は、直列給電型の伝送線路構造を有する場合には減少し、かつ、伝送線路構造は複雑になり、かつ、アンテナの帯域幅は、直列給電型および並列給電型の混合伝送線路構造を有する場合には減少する。
【０００４】
図１は、従来的なマイクロストリップアレイアンテナを示す。図１において、参照番号（１）は、電力入力部を示す。入力された後に、電力は、電力入力部（１）の上下方向の２つの伝送線路に分割され、かつ、電力分配器（２）の左右方向の２つの部分に再び分割される。さらに、参照番号（３）は、入力された電力をパッチアンテナ（４）へ伝送するための励起部を示す。前述したように、従来的なマイクロストリップアレイアンテナは、１つの励起部（３）のみを有するので、１つの偏波のみを受信することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述した問題を解決するために考案されたものであり、かつ、本発明の目的は、誘電体基板の代わりに多数のフィルムを用いることにより製造コストを減少するために、かつ、電力供給層を２つの部分に分離することにより別々の偏波を生成するために、並列給電型の伝送線路構造を有する広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナを提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の目的、他の特徴および利点は、図面を参照して本発明の好ましい実施例を読むことにより明らかとなるであろう。
【０００７】
本発明による広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナ（１００）は、図２を参照して示される。
【０００８】
広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナ（１００）は、閉領域（１１２）の内側部分を除いた上方側を金属によって被覆された第１フィルム（１１０）（いわゆる“グラウンド”）を具備し、多数の閉領域が、均一なアレイ形状で配置される。さらに、閉領域（１１２）の所定の中心領域に被覆された金属は除去され、かつ、パッチアンテナ（１１４）が、閉領域（１１２）の該除去された中心領域に、さらに、第１フィルム（１１０）の閉領域（１１２）の外側の領域に形成される。
【０００９】
本発明において、“フィルム”は、金属が被覆される薄いビニールフィルムを意味し、その価格は、従来的な誘電体基板よりも約２０％安価である。
【００１０】
図３は、図１の第１フィルムと同じ構造を有する多数のパッチアンテナを形成するパッチアンテナ層を示す。図３の小さな四辺形の外側の四辺形は、図１の第１フィルムに形成されたパッチアンテナ（１１６）であり、かつ、内側の小さな四辺形は、第１フィルム（１１０）の閉領域（１１２）の中心に形成されたパッチアンテナ（１１４）である。
【００１１】
伝送線路（図１には図示せず）は、第１フィルム（１１０）の下方を通過し、かつ、第１フィルム（１１０）は、伝送線路の放射損失を減少させる役割を果たす。閉領域（１１２）は、パッチアンテナ（１１４）の共振により放射が発生する領域である。
【００１２】
第１フィルムの下には、第１発泡スチロール（１２０）が形成され、かつ、該第１発泡スチロールの下には、第２フィルム（１３０）が形成される。図４に示されるように、近接給電（proximity feeding）型の伝送線路層が、第２フィルムに形成され、かつ、パッチアンテナに直接的に接続することなく励起され得る。さらに、並列接続方法を用い、かつ、第１フィルムの閉領域（１１２）を回避することにより、第２フィルムに形成された伝送線路層は、アレイが形成される場合に生成される帯域幅の低減を防止する。すなわち、第２フィルムに形成された伝送線路層は、閉領域（１１２）を除いた第１フィルムの底面側に並列に接続され、かつ、外部から入力された電流に従って各々のパッチアンテナを励起することにより第１偏波を生成する。この時、発泡スチロールの厚さは約１ｍｍであることが好ましい。
【００１３】
第２フィルム（１３０）の下には、第２発泡スチロール（１４０）が形成され、かつ、該第２発泡スチロール（１４０）の下には、第３フィルム（１５０）が形成される。スロット（１５２）は、電磁波が通過するために、第３フィルム（１５０）において、各々のパッチアンテナに対応した位置に形成される。図５は、第３フィルム（１５０）に形成されたスロット層（１５２）を示す。
【００１４】
この時、スロットを除いた第３フィルム（１５０）の表面は、第１フィルムと同様に、金属によって被覆される。
【００１５】
前記スロットは、開口部給電（aperture feeding）励起のために形成される。さらに、スロットは、グラウンド（１５０）の上方側（１３０）と底面側（１７０）とに形成された伝送線路間の距離を保つためのグラウンドの役割を果たす。
【００１６】
第３フィルム（１５０）の下には、第３発泡スチロール（１６０）が形成され、かつ、該第３発泡スチロール（１６０）の下には、第４フィルム（１７０）が形成される。互いに並列に接続され、かつ、外部から入力された電流に従ってスロット（１５２）を通して各々のパッチアンテナを励起することにより第２偏波を生成する伝送線路であって、開口部給電励起のための伝送線路は、第４フィルム（１７０）の底面層に形成される。第４フィルム（１７０）の下には、第４発泡スチロール（１８０）が形成され、かつ、該第４発泡スチロール（１８０）の下には、薄い金属プレート（１９０）が形成される。すなわち、第１フィルム（１１０）のパッチアンテナの開口部給電励起のための伝送線路は、第４フィルム（１７０）に形成される。さらに、各々のパッチアンテナは、上方のグラウンド（１５０）のスロット（１５２）を通して励起され、かつ、下方の金属層（１９０）と上方のグラウンド（１５０）とにより妨げられた第４フィルム（１７０）は、伝送線路の放射損失を減少させる。図４に示されるように、本発明は、並列接続方法を用いることにより、アレイアンテナの帯域幅を改善することができる。図６は、第４フィルム（１７０）の開口部給電型の伝送線路層を示す。この時、近接給電励起の伝送線路および開口部給電励起の伝送線路は、互いに垂直に形成される。
【００１７】
図７は、図２のアレイアンテナの４つのフィルムの重なり合った状態を示し、かつ、図８は、図７の部分的拡大図である。
【００１８】
本発明による広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナは、干渉効果を最小限にするために、別々の直線偏波のための伝送経路を他の層に分離し、かつ、該アレイアンテナは、２つの別々の偏波を得るために、励起方法を近接給電方法と開口部連結方法とに分離する。別々の偏波を生成するための伝送経路を互いに他の層に配置しかつ１つの並列給電方法のみを用いることにより直列型および並列型の従来的な混合型において現れる、アレイアンテナの帯域幅の減少についての問題を解決することが可能である。
【００１９】
さらに、製造コストを低減するために誘電体基板の代わりに多数のフィルムを用いる本発明は、発生し得る伝送損失を防止するために、マイクロストリップ型の伝送線路構造の代わりに、ストリップ型の伝送線路構造を用いる。
【００２０】
さらに、開口部給電励起の伝送線路が最下部の金属プレート（１９０）と第３フィルム（１５０）との間に包囲されるので、本発明は、伝送線路の放射損失を防止することができ、かつ、本発明は、並列接続型の伝送線路を用いることにより、アレイアンテナの帯域幅を改善することができる。
【００２１】
さらに、本発明は、アンテナエレメントを、各々の電力供給部に、電気的に直接に接続することによってではなく、電磁的に連結することにより、アンテナを動作させるという利点を有する。
【００２２】
本発明の好ましい実施例について詳細に説明かつ例示してきたが、当業者には明らかなものとなり、かつ、添付の請求項およびそれと均等な内容において示されるような本発明の真意および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な修正および変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来的なマイクロストリップアレイアンテナを示す図である。
【図２】本発明による広帯域デュアル偏波マイクロストリップアレイアンテナの実施例を示す図である。
【図３】図２のアレイアンテナによるパッチエレメントの配置を示す図である。
【図４】図２のアレイアンテナによる近接給電励起のための伝送線路の配置を示す図である。
【図５】図２のアレイアンテナの第３フィルムに形成されたスロット層を示す図である。
【図６】図２のアレイアンテナによる第４フォルムにおける開口部給電型の伝送線路を示す図である。
【図７】図２のアレイアンテナの４つのフィルムの重なり合った状態を示す図である。
【図８】図７の部分的拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００  アレイアンテナ
１１０，１３０，１５０，１７０  フィルム
１１２  閉領域
１１４，１１６  パッチアンテナ
１２０，１４０，１６０，１８０  発泡スチロール
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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