(57)【要約】２重の分極アンテナは、接地板と、かかる接地板に近接する誘電性層を有する、基板と、基板によって支えられる、少なくとも一つのアンテナユニットを含む。アンテナユニットは、接地板と反対の誘電性層における中央の供給位置に関してお互いに離れた関係の間隔において配置された４つの隣接するアンテナ素子を含む。好ましくは、アンテナ素子の対角線ペアは、それぞれのアンテナのダイポールを定義して、それによって２重の分極を提供する。アンテナユニットはまた、４つの共軸の供給ラインを含むアンテナ供給構造を含み、各共軸の供給ラインは内部コンダクタと内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含む。外部コンダクタは軸に関して共に連結された並列の隣接した端を有し、接地板に接続される。外部コンダクタの端は、軸に隣接する部分は誘電体層の接地板をさらに越えて、アンテナ素子に向かって延在するように先細で配置される。
2004513549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地板と、該接地板に近接する誘電性層を含んでいる、基板を含む、２重の分極アンテナであって、少なくとも一つのアンテナユニットは前記基板によって支えられており、前記接地板と反対の前記誘電性層における中央の供給位置に関してお互いに離れた関係の間隔で配置された４つの隣接するアンテナ素子を含み、該アンテナ素子の対角線ペアは、それぞれのアンテナのダイポールを定義してそれによって２重の分極を提供し、アンテナ供給構造は４つの共軸の供給ラインを含み、各前記共軸の供給ラインは内部コンダクタと該内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含み、該外部コンダクタは軸に関して並列の隣接した端を共に連結し、前記接地板に接続され、前記外部コンダクタの前記端は、前記軸に隣接する部分は前記誘電体層の前記接地板をさらに越えて、前記アンテナ素子に向かって延在するように先細で配置され、前記内部コンダクタは前記誘電体層によりそれぞれの前記外部コンダクタの端から外側に向かって延在し、前記中央の供給位置に隣接する、それぞれの前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする、２重の分極アンテナ。
【請求項２】
前記外部コンダクタの前記端は対称的な角度であり、すべての前記アンテナ素子は同一形状を有し、前記接地板は少なくとも一つの前記アンテナユニットの周囲を越えて外部に向かって横に延在することを特徴とする、請求項１に記載の２重の分極アンテナ。
【請求項３】
前記共軸の供給ラインは、前記中央の供給位置の上流における互いの接触から外部に向かって分岐し、少なくとも一つのハイブリッド回路は前記基板によって運ばれ、前記アンテナ供給構造に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の２重の分極アンテナ。
【請求項４】
前記各アンテナ素子は、実質的に長方形又は正方形であり、さらに、少なくとも一つの前記アンテナユニットは、アレイ状に配置された、複数のアンテナユニットを含むことを特徴とする、請求項１に記載の２重の分極アンテナ。
【請求項５】
前記誘電体層は、前記アンテナの操作波長に対する、約１／２の範囲の厚さを有し、少なくとも一つのインピーダンスは少なくとも一つの前記アンテナユニットの前記誘電体層と合致して、前記誘電体層と合致する、前記少なくとも一つのインピーダンスは、前記少なくとも一つのアンテナユニットの周辺を越えて、外部に向かって横に延在しており、さらに前記基板は、フレキシブルであることを特徴とする、請求項１に記載の２重の分極アンテナ。
【請求項６】
接地板と、該接地板に近接する誘電性層を含んでいる、基板を含む、アンテナであって、少なくとも一つのアンテナユニットは前記基板によって支えられており、前記接地板と反対の前記誘電性層における中央の供給位置に関してお互いに離れた関係の間隔で配置された４つの隣接するアンテナ素子を含み、アンテナ供給構造は４つの共軸の供給ラインを含み、各前記共軸の供給ラインは内部コンダクタと該内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含み、該外部コンダクタは軸に関して並列の隣接した端を共に連結し、前記接地板に接続され、前記外部コンダクタの前記端は、前記軸に隣接する部分は前記誘電体層の前記接地板をさらに越えて、前記アンテナ素子に向かって延在するように先細で配置され、前記内部コンダクタはそれぞれの前記外部コンダクタの端から外側に向かって延在し、前記中央の供給位置に隣接する、それぞれの前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする、アンテナ。
【請求項７】
前記外部コンダクタの前記端は対称的な角度であり、すべての前記アンテナ素子は同一形状を有し、前記接地板は前記少なくとも一つのアンテナユニットの周囲を越えて外部に向かって横に延在し、前記共軸の供給ラインは、前記中央の供給位置の上流における互いの接触から外部に向かって分岐することを特徴とする、請求項６に記載の２重の分極アンテナ。
【請求項８】
前記基板によって支えられる少なくとも一つのハイブリッド回路を含み、前記各アンテナ素子が実質的に長方形又は正方形である、前記アンテナ供給構造に接続されて、さらに、前記少なくとも一つのアンテナユニットは、アレイ状に配置された、複数の前記アンテナユニットを含むことを特徴とする、請求項６に記載の２重の分極アンテナ。
【請求項９】
前記誘電体層は、前記アンテナの操作波長に対する、約１／２の範囲の厚さを有し、前記少なくとも一つのアンテナユニットの前記誘電体層と合致する少なくとも一つのインピーダンスを含み、前記誘電体層と合致する、前記少なくとも一つのインピーダンスは、前記基板がフレキシブルである、前記少なくとも一つのアンテナユニットの周辺を越えて、外部に向かって横に延在することを特徴とする、請求項６に記載の２重の分極アンテナ。
【請求項１０】
接地板と、該接地板に近接する誘電体層を含む基板の形成と、前記接地板に対する前記誘電体層の中央の供給位置に関してお互いから関連して離れた間隔で４つの隣接するアンテナ素子の配置によって前記基板に少なくとも一つのアンテナユニットを提供することと、及び４つの共軸の供給ラインを含むアンテナ供給構造の形成とを含むアンテナの製造方法であって、前記各共軸の供給ラインは内部コンダクタと該内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含み、該外部コンダクタは並列の隣接する端を有し、前記方法において、前記アンテナ供給構造の形成は、軸に関して前記外部コンダクタの前記並列の隣接する端を共に連結することと、前記接地板に前記外部コンダクタの前記並列の隣接する端を接続することと、前記軸に隣接する部分が前記誘電体層の前記接地板をさらに越えて、前記アンテナ素子に向かって延在するように、前記外部コンダクタの前記並列で隣接する端を先細にして配置することと、及び前記内部コンダクタを前記中央の供給位置に隣接するそれぞれの前記アンテナ素子に接続し、前記内部コンダクタをそれぞれの前記外部コンダクタの前記並列な隣接する端から外側に向かって延在することをさらに含むことを特徴とする、アンテナの製造方法。
【請求項１１】
前記外部コンダクタの前記端は対称的な角度であり、すべての前記アンテナ素子は同一形状を有し、前記接地板は前記少なくとも一つのアンテナユニットの周囲を越えて外部に向かって横に延在することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記共軸の供給ラインは、少なくとも一つのハイブリッド回路を前記基板に提供するように、前記中央の供給位置の上流における互いの接触から外部に向かって分岐し、前記アンテナ供給構造に接続されて、さらに、前記少なくとも一つのアンテナユニットは、前記少なくとも一つのアンテナユニットの前記誘電体層と合致する少なくとも一つのインピーダンスを備えて、前記誘電体層が前記アンテナの操作波長に対する、約１／２の範囲の厚さを有する、アレイ状に配置された複数の前記アンテナユニットを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は通信分野に関し、詳細には整相列アンテナに関する。
【０００２】
既存の電磁波アンテナは、衛星受信、遠隔様々な適用における幅広い形態を含む。低コスト、軽量、ロープロファイル、大量生産の望ましい特質は、一般的に、印刷された回路アンテナによって提供され、平らな伝導性素子は、均一な厚さの誘電性素子によって、単一の本質的に連続する接地素子から間隔が置かれている。アンテナは、アレイ状に設計され、低コスト、軽量、ロープロファイル及びローサイドローブなどの特徴を必要とする、フレンド／フォウ（ｆｒｉｅｎｄ／ｆｏｅ）（ＩＥＦ）の認識システム、パーソナルコミュニケーションサービス（ＰＣＳ）システム、通信衛星システム、及び航空システムなどの通信システムにおいて使用されるかもしれない。
【０００３】
しかしながら、そのようなアンテナの帯域幅と指向性の能力は、確かに航空関連における適用などの適用を限定することができる。さらに、マイクロストリップ・パッチ・アンテナが、航空システムなどの等角の形状を要求する適用において有利である一方、アンテナを設置することは、正角性及び充分な放射範囲及び指向性が維持され、表面を囲むことに対する損失が減少されるように供給される方法に関する挑戦を表す。より詳細には、幅広い走査角度を備える整相列アンテナの帯域の増大は、周波数範囲を複数のバンドに分割することによって従来通りに達成される。このアプローチは無線周波数（ＲＦ）インターフェース問題を引き起こす一方、アンテナのサイズ及び質量の重要な増加に帰着する。さらに、ジンバルは必要な走査角度を得るために機械的に使用された。再度、このアプローチはアンテナのサイズと質量を増加し、遅い反応時間に帰着する。
【０００４】
したがって、幅広い周波数の帯域幅と幅広い走査角度を備える、軽量パッチダイポールの整相列アンテナが望ましく、表面に対して等角に設置できる。
【０００５】
本発明の目的は、幅広い周波数の帯域幅と幅広い走査角度を備え、表面に対して等角に設置できる、軽量パッチダイポールの整相列アンテナを提供することである。
【０００６】
本発明は、接地板と、かかる接地板に近接する誘電性層を含んでいる、基板を含む、２重の分極アンテナを有し、少なくとも一つのアンテナユニットは基板によって支えられており、接地板と反対の誘電性層における中央の供給位置に関してお互いに離れた関係の間隔で配置された４つの隣接するアンテナ素子を含み、アンテナ素子の対角線ペアは、それぞれのアンテナのダイポールを定義してそれによって２重の分極を提供し、アンテナ供給構造は４つの共軸の供給ラインを含み、各共軸の供給ラインは内部コンダクタと内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含み、外部コンダクタは軸に関して並列の隣接した端を共に連結し、接地板に接続され、外部コンダクタの端は、軸に隣接する部分は誘電体層の接地板をさらに越えて、アンテナ素子に向かって延在するように先細で配置され、内部コンダクタは誘電体層によりそれぞれの外部コンダクタの端から外側に向かって延在し、中央の供給位置に隣接する、それぞれのアンテナ素子に接続されている。
【０００７】
便利なように、２重の分極アンテナは、接地板と接地板に隣接する誘電体層を有する、基板を含み、少なくとも一つのアンテナユニットは基板によって支えられる。好ましくは、アンテナ素子の対角線ペアは、それぞれのアンテナダイポールを確定し、それによって２重の分極を提供する。アンテナユニットはまた、４つの共軸の供給ラインを含むアンテナ供給構造を有し、各共軸の供給ラインは内部コンダクタと内部コンダクタに関連して取り巻いている管状の外部コンダクタを含む。外部コンダクタは軸に関して共に連結する並列の隣接端を有し、接地板に接続される。外部コンダクタの端が、軸に隣接する部分が誘電体層の接地板をさらに越えて、アンテナ素子に向かって延在するように先細で配置される。好ましくは、内部コンダクタは、誘電体層によりそれぞれの外部コンダクタの端から外側に向かって延在し、中央の供給位置に隣接する、それぞれのアンテナ素子に接続されている。
【０００８】
好ましくは、外部コンダクタの端は対称的な角度であり、すべてのアンテナ素子は同一形状を有する。接地板はアンテナユニットの周囲を越えて外部に向かって横に延在し、共軸の供給ラインは、中央の供給位置から上流の互いの接触から外部に向かって分岐するかもしれない。アンテナはまた、基板によって支えられる、少なくとも一つのハイブリッド回路を含み、アンテナ供給構造に接続されるかもしれない。各アンテナ素子は、一般的に長方形又は正方形であるかもしれない。さらに、少なくとも一つのアンテナユニットは、好ましくはアレイ状に配置された、複数のアンテナユニットを含む。
【０００９】
好ましくは、誘電体層はアンテナの操作波長に対する約１／２の範囲の厚さを有し、誘電体層と合致する少なくとも一つのインピーダンスはアンテナユニットに提供される。誘電体層と合致する、このインピーダンスは、アンテナユニットの周辺を越えて、外部に向かって横に延在する。好ましくは、基板はまた、フレキシブルである。
【００１０】
本発明はまた、接地板と、かかる接地板に近接する誘電体層を含む基板の形成と、接地板に対する誘電体層の中央の供給位置に関してお互いから関連して離れた間隔で４つの隣接するアンテナ素子の配置によって基板に少なくとも一つのアンテナユニットを提供することと、及び４つの共軸の供給ラインを含むアンテナ供給構造の形成とを含むアンテナの製造方法を含み、各共軸の供給ラインは内部コンダクタと内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含み、外部コンダクタは並列の隣接する端を有し、かかる方法において、アンテナ供給構造の形成は、軸に関して外部コンダクタの並列の隣接する端を共に連結することと、接地板に外部コンダクタの並列の隣接する端を接続することと、軸に隣接する部分が誘電体層の接地板をさらに越えて、アンテナ素子に向かって延在するように外部コンダクタの並列な隣接する端を先細にして配置することと、内部コンダクタを中央の供給位置に隣接するそれぞれのアンテナ素子に接続し、内部コンダクタをそれぞれの外部コンダクタの並列な隣接する端から外側に向かって延在することをさらに含む。
【００１１】
アンテナの製造方法は、接地板と、かかる接地板に隣接する誘電体層を有する基板の形成と、少なくとも一つのアンテナユニットを基板に提供することを含む。アンテナユニットを提供することは、接地板に対する誘電体層の中央の供給位置に関してお互いから関連して離れた間隔で４つの隣接するアンテナ素子を配置することと、及び４つの共軸の供給ラインを含むアンテナ供給構造の形成とを含み、各共軸の供給ラインは内部コンダクタと内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含み、外部コンダクタは並列の隣接する端を有する。アンテナ供給構造の形成は、軸に関して外部コンダクタの並列の隣接する端をともに連結することと、接地板に外部コンダクタの並列の隣接する端を接続することと、軸に隣接する部分は誘電体層の接地板をさらに越えて、アンテナ素子に向かって延在するように外部コンダクタの端を先細にして配置することと、内部コンダクタを中央の供給位置に隣接するそれぞれのアンテナ素子に接続し、内部コンダクタをそれぞれの外部コンダクタの並列な隣接する端から外側に向かって延在することをさらに含む。
【００１２】
本発明は、添付図を参照し、実施例の手段によって記載されるだろう。
【００１３】
図１乃至４を参照するに、２重の分極アンテナ１０を示す。アンテナ１０は、接地板２６とそこに隣接する誘電体層２４を有する基板１２と、基板によって支えられる、少なくとも一つのアンテナユニット１３を含む。複数のアンテナユニット１３は、アレイ状に配置されている。図１に示されるように、アンテナ１０は９つのアンテナユニット１３を含む。各アンテナユニット１３は、接地板２６に対する誘電体層２４の中央の供給位置２２に関してお互いから離れる関係の間隔で配置された、４つの隣接するアンテナパッチ又は素子１４、１６、１８、２０を含む。好ましくは、アンテナ素子の対角線ペア、例えば１６／１８及び１４／２０は、それぞれのアンテナダイポールを確定し、それによって２重の分極として提供することは当業者によって認識されうる。当然のこととして、アンテナダイポールを形成する、例えば１６／１８のアンテナ素子の単一ペアだけが、単一分極の実施態様において提供される。
【００１４】
各アンテナユニットはまた、４つの共軸の供給ライン３２、３４、３６，３８（図４）を有する、アンテナ供給構造３０を含む。各共軸の供給ラインは、内部コンダクタ４２と、そこに関して取り巻く管状の外部コンダクタ４４を有する。図２を参照するに、外部コンダクタ４４は、軸Ａ−Ａに関して共に連結された並列の隣接する端４６を有し、接地板２６に接続される。例えば、並列の隣接する端４６はハンダ４０を介して共に連結される。軸Ａ−Ａに隣接する部分４８が誘電体層２４の接地板２６をさらに越えて、アンテナ素子１４、１６、１８、２０に向かって延在するように外部コンダクタ４４の端４６を先細にして、配置する。好ましくは、内部コンダクタ４２は誘電体層２４によりそれぞれの外部コンダクタ４４の端４６から外側に向かって延在し、中央の供給位置２２に隣接する、それぞれのアンテナ素子１４、１６、１８、２０に接続される。
【００１５】
外部コンダクタの端４６は、対称的な角度であり、すべてのアンテナ素子１４、１６、１８、２０は同一形状を有し、例えば、一般的には長方形又は正方形である。これは、かかるタイプのアレイと一般的に関連するであろう、共通モードを減少する。接地板２６はアンテナユニット１３の周囲を越えて外部に向かって横に延在し、共軸の供給ライン３２、３４、３６、３８は、図２で見られるように中央の供給位置２２の上流における互いに接触するところから外側に向かって分岐する。
【００１６】
アンテナ１０はまた、基板１２によって支えられる、少なくとも一つのハイブリッド回路５０を含み、アンテナ供給構造３０に接続される。ハイブリッド回路５０は、当業者によって認識されるように、アンテナユニット１３のそれぞれのアンテナ素子１４、１６、１８、２０に対する信号を制御し、受信し、及び生成する。
【００１７】
誘電体層は、アンテナ１０の操作波長の約１／２の範囲の厚さを有し、誘電体層２８と合致する少なくとも一つのインピーダンスはアンテナユニット１３にわたって提供される。誘電体層２８と合致する、このインピーダンスはまた、図３に示されるように、アンテナユニット１３の周辺を越えて、外部に向かって横に延在する。拡張された基板１２と誘電体層２８と合致する拡張されたインピーダンスの使用は、２：１又はそれ以上のアンテナのバンド帯域に帰着する。基板１２はフレキシブルであり、航空機の円錐頭などの個体表面に等角に設置できる。
【００１８】
アンテナ１０の製造方法は、接地板２６とそこに隣接する誘電体層２４を有する基板１２の形成と、少なくとも一つのアンテナユニット１３を基板に提供することを含む。図１に示されるように、アンテナ１０は、アレイ状に配置された９つのアンテナユニット１３を含む。アンテナユニット１３を提供することは、接地板２６に対する誘電体層２４の中央の供給位置２２に関してお互いから関連して離れた間隔で４つの隣接するアンテナ素子１４、１６、１８、２０を配置することと、及び４つの共軸の供給ライン３２、３４、３６、３８を含むアンテナ供給構造３０の形成とを含み、各共軸の供給ラインは内部コンダクタ４２とそこに関連して取り巻く管状の外部コンダクタ４４を含む。外部コンダクタ４４は、並列の隣接する端４６を有する。
【００１９】
アンテナ供給構造３０の形成は、軸Ａ−Ａに関して外部コンダクタ４４の並列の隣接する端４６をともに連結すること、接地板２６に外部コンダクタの並列の隣接する端を接続すること、軸に隣接する部分４８は誘電体層２４の接地板をさらに越えて、アンテナ素子１４、１６、１８、２０に向かって延在するように外部コンダクタの端を先細にして配置すること、及び内部コンダクタ４２を中央の供給位置２２に隣接するそれぞれのアンテナ素子に接続することをさらに含む。内部コンダクタ４２は、それぞれの外部コンダクタ４４の並列な隣接する端４６から外側に向かって延在する。さらに、外部コンダクタ４４の並列な隣接する端４６は、好ましくは、ハンダ４０によって軸Ａ−Ａに関して共に連結される。
【００２０】
さらに、本方法は、基板１２に少なくとも一つのハイブリッド回路５０を提供することを含み、アンテナ供給構造３０に接続した。さらに、本方法は、アンテナユニット１３をカバーするように、図３に示されるように少なくとも一つのアンテナユニットの周囲を越えて外部に向かって横に延在する、誘電体層２８と合致する少なくとも一つのインピーダンスを提供することを含む。
【００２１】
アンテナ１０は、±４５°の走査角度を達成し、約１０ｄｂ以下又は約１０ｄｂに等しい反射減衰量を有する、２乃至２８Ｇｈｚの周波数範囲における２乃至１の帯域幅を有する。したがって、幅広い周波数の帯域幅と幅広い走査角度を備える、軽量パッチダイポールの整相列アンテナ１０が提供される。さらに、アンテナ１０はフレキシブルであり、表面に対して等角に設置できる。
【００２２】
２重の分極アンテナは、接地板と、かかる接地板に近接する誘電性層を有する、基板と、基板によって支えられる、少なくとも一つのアンテナユニットを含む。アンテナユニットは、接地板と反対の誘電性層における中央の供給位置に関してお互いに離れた関係の間隔において配置された４つの隣接するアンテナ素子を含む。好ましくは、アンテナ素子の対角線ペアは、それぞれのアンテナのダイポールを定義して、それによって２重の分極を提供する。アンテナユニットはまた、４つの共軸の供給ラインを含むアンテナ供給構造を含み、各共軸の供給ラインは内部コンダクタと内部コンダクタに関連して取り巻く管状の外部コンダクタを含む。外部コンダクタは軸に関して共に連結された並列の隣接した端を有し、接地板に接続される。外部コンダクタの端は、軸に隣接する部分は誘電体層の接地板をさらに越えて、アンテナ素子に向かって延在するように先細で配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明と一致する、２重の分極の整相列アンテナを概略する平面図である。
【図２】
図１の線２−２に沿って得られた供給構造を含むアンテナの断面図である。
【図３】
図１の線３−３に沿って得られた接地板、誘電体層、アンテナユニット、及び誘電体層と合致するインピーダンスの断面図である。
【図４】
図２の線４−４に沿って得られたアンテナの共に連結された共軸の供給ラインの断面図である。
【図２】
2004513549.tif 000003
【国際公開パンフレット】
2004513549.tif 000004
2004513549.tif 000005
2004513549.tif 000006
2004513549.tif 000007
2004513549.tif 000008
2004513549.tif 000009
2004513549.tif 000010
2004513549.tif 000011
2004513549.tif 000012
2004513549.tif 000013
2004513549.tif 000014
2004513549.tif 000015
2004513549.tif 000016
2004513549.tif 000017
2004513549.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004513549.tif 000019
【国際調査報告】
2004513549.tif 000020
2004513549.tif 000021