(57)【要約】  本発明は、それぞれの末端部（６，６）へ向けて先細るとともに導電材料から形成されるアーム部分を備える複数のアンテナペタル（１，１）を備えるアンテナ構造体（１１）を備える自己接地型ボウタイアンテナ装置（１０）に関し、末端部（６，６）は、その第１の側でベース部（９）に近づくように且つ給電ポートに接続されるように配置され、特定のポートがそれぞれのアンテナペタル（１，１）ごとに設けられる。ベース部（９）は、導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）を備え、各アンテナペタル（１，１）は、金属シート又は同様のものから一体に形成され、別個のユニット（９）として製造されるとともに表面実装によってベース部又は接地平面（９）の前面又は裏面に実装できるようになっている。接地平面がプリント回路基板（ＰＣＢ）であってもよく、そのため、ボウタイを自動配置マシン及び半田付けマシンによって実装できる。配置マシンはピック・アンド・プレース機械としてより一般的に知られている。
2018534868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）へ向けて先細るとともに導電材料を備える又は導電材料から形成されるアーム部分を備える複数のアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；ＩＤ；１’；１’’’；ＩＡ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）を備えるアンテナ構造体（１１；１１”；１１１；１１３；．．．．；１１１５）であって、前記端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）が、接地平面（９；９”；９２−９１５）として機能するベースプレートに近づくように配置され、前記アーム部分が、随意的に、ホーンの壁を少なくとも部分的に形成するように接続される、アンテナ構造体（１１；１１”；１１１；１１３；．．．．；１１１５）と、前記中心端部に接続されて配置される又は前記中心端部の近傍に配置されるアンテナ給電部と、を備える自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）において、
前記ベースプレート（９；９”；９２−９１５）が導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）を備え、各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；ＩＣ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）が一体に形成され、又は、２つ以上のアンテナペタルが一体に組み合わされ、前記ベースプレート（９；９”；９２−９１５）が例えば金属シート又は同様のものから形成される金属表面を備え、前記アンテナペタル又は各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）は導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）（９；９”；９２−９１５）とは別個に製造されて表面実装技術（ＳＭＴ）によってベースプレート（９；９”；９２−９１５）の前面又は裏面に実装できるようになっていることを特徴とする自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２】
各アンテナペタルの前記中心端部が１つ以上のアンテナ給電部に接続される、請求項１に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項３】
各アンテナペタルの前記中心端部は、前記接地平面に導電接続されて、前記アンテナ給電部の近傍に配置される、請求項１に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項４】
前記端部が末端部を有し、前記末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）が給電ポートに更に接続されるようになっており、特定のポートがアーム部分を備える各アンテナペタル又はアンテナペタル（１，１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）のために設けられ、アンテナペタル又は各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）が湾曲したモノポールアンテナ及びループアンテナの混合機能を更に備える、請求項１又は２に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項５】
前記端部のそれぞれは、前記接地平面内の励起スロットなどの励起開口の１つの縁部と導電金属接触状態を成し、少なくとも１つのアンテナ給電部が前記励起開口内又は前記励起開口の下側に配置される、請求項１又は３に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項６】
前記端部は、前記接地平面内の励起開口／スロットのアレイの各縁部に接続される１つのペタルが存在するように配置され、それにより、各開口／スロットは、いわゆるＴＥＭホーンアンテナの励起と同様に２つの隣り合うペタル間を伝播する波を励起し、更には、２つの開口／スロット励起ペタルが双極子として励起される２つの湾曲したモノポールアンテナと２つのループアンテナとの広帯域の混合機能を備えるようになっている、請求項５に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項７】
前記励起開口が長方形、円形、又は、楕円形に形成される、請求項３又は５に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項８】
前記励起開口が長尺形状を有し、前記中央部は、骨形状或いは１又はＨの形状を有するなど、前記端部よりも狭い、請求項３又は５に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項９】
前記励起開口がＰＣＢのエッチングされた凹部として形成され、前記アンテナ給電部が前記ＰＣＢの他の面に配置される、請求項３又は５から８のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項１０】
前記アンテナ給電部は、前記励起開口の境界内へと突出する端部を有する少なくとも１つのマイクロストリップを備える、請求項３又は５から９のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項１１】
各アンテナペタルの前記金属表面は、湾曲配置又は屈曲配置を成して配置され、それにより、前記接地平面に対して傾けられる１つ以上の傾斜面領域を形成する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項１２】
前記金属表面は、空気圧吸引カップによって係合可能な略平坦な少なくとも１つの表面領域を備える、請求項１１に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項１３】
各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）は、金属接地平面又はＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）の前面に接続するようになっている第１の平坦な接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇ）と、前記第１の接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇ）が延在する平面と角度を成す第１の壁部（３；３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）と、例えば平坦である又は平坦部（５Ａ１’）を備えるとともに前記第１の接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇと同じ平面内に配置される第２の接続末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）に接続する又は第２の接続末端部ヘと変わる反対側の端部にある第２の壁部（４；４Ａ；４Ａ１；４Ａ２；４Ｂ；４Ａ’；４Ａ”；４Ｅ；４Ｆ；４Ｇ）と前記第１の壁部（３；３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）とを相互接続するように配置される中間実装部（５；５Ａ；５Ａ１；５Ａ２；５Ｂ；５Ａ’；５Ａ”；５Ｅ；５Ｆ；５Ｇ）とを備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項１４】
前記各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）の前記末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）が小さい平坦な円形部を備える、請求項２に従属する請求項１から１３のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項１５】
前記各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）の前記末端部（６；６’；６Ａ、６Ｂ）は、前記アンテナペタルの前記末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）に半田付けされる導電ピン（１２；１２”；１２’）を受けるようになっている開口（７）を備える、請求項２又は４に従属する請求項１から１４のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項１６】
各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）の前記第１の接続部（２；２Ａ；２Ｂ）は、前記金属接地平面又はＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）に半田付けされ或いはさもなければネジ又はポップリベットによって固定される、請求項２又は４に従属する請求項１から１５のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項１７】
前記中心端部に対して反対側にある各アンテナペタルの端部は、前記接地平面に導電接続され、好ましくは、例えば半田付けされる又はネジ又はポップリベットにより固定されることによって前記接地平面に接続固定される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項１８】
前記アンテナ構造体のアンテナペタル又はペタル或いは少なくとも幾つかのアンテナペタル又はペタル（１Ａ；１Ａ１；１Ａ２；１Ｃ；１Ｄ；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）は、例えば２つの脚部に分割される又は閉じられたスロット（１５Ａ”）を形成する好ましくは前記第１の接続部（２；２Ａ’；２Ａ”）へも少なくとも部分的に延在する、或いは、前記第２の壁部（４Ｅ）へも少なくとも部分的に延在する前記第１の壁部（３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ｄ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）に設けられるスロット又はスロット付き構造体（１５；１５Ａ’；１５Ａ”；１５Ｅ；１５Ｆ；１５Ｇ１；１５Ｇ２；１５Ｇ２）を備え、或いは、１つ以上の外縁スロット構造体（１５Ｆ；１５Ｇ２）を備えて、帯域幅整合の向上及び性能向上をもたらす、請求項１から１７のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（６０；７０；８０；９０；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項１９】
前記アンテナ構造体の前記アンテナペタル又は少なくとも幾つかのアンテナペタル（１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ）は、前記第１の壁部（３Ｂ）により形成される溝と、前記第１の壁部（３Ｂ）が位置される側と反対の側で前記第１の接続部に接続して前記第１の壁部（３Ｂ）と略平行に延在する更なる壁部（２１；２１’）とを備える、請求項１から１８のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２０】
前記更なる壁部（２１）は、前記第１の壁部（３Ｂ）の長さに適合される長さを有する、請求項１９に記載の自己接地型アンテナ装置（１４０；１５０）。
【請求項２１】
前記更なる壁部（２１’）は、前記導電接地平面又はＰＣＢ（９１３；９１４；９１５）の外側の長さに適合される長さを有する、請求項１９に記載の自己接地型アンテナ装置（１６０；１７０）。
【請求項２２】
前記アンテナ構造体の前記アンテナペタル又は少なくとも幾つかのアンテナペタルは、１つ以上のスロット（１５）と、前記第１の壁部（３Ｂ）及び更なる壁部（２１；２１’）により形成される溝とを備える、請求項１８に従属する請求項１９、２０又は２１に記載の自己接地型アンテナ装置（１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２３】
前記金属接地平面又は前記ＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）は、前記第２の接続末端部又は各第２の接続末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）の下側に位置されるようになっている誘電体部（８；８１；８’）を備え、又は、１又は複数の前記末端部を前記導電接地平面から分離した状態に維持するために前記第２の接続末端部又は各第２の接続末端部の下側の前記接地平面に穴が設けられる、請求項２又は４に従属する請求項１から２２のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項２４】
前記誘電体部（８；８１）は、１つ以上のアンテナペタルの第２の接続末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）の下側にそれらを前記導電接地平面から分離した状態に維持するべく位置されるようになっている薄い誘電体膜を備える、請求項２３に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２５】
前記誘電体部（８’）は、１つ以上のアンテナペタルを支持してそれらを前記接地平面から分離した状態に維持するために１つ以上の第２の接続末端部（６；６Ａ；６Ｂ；６’）の下側に位置されるようになっている厚い誘電体膜を備える、請求項２３に記載の自己接地型アンテナ装置（１００；１１０；１２０；１３０）。
【請求項２６】
１つ以上のボウタイを備えるアンテナ構造体（１１；１１”；１１１；１１２；１１３；．．．；１１１５）を形成するように配置される少なくとも２つのアンテナペタルを備え、ボウタイの前記アンテナペタルのアンテナポートが独立に励起されるようになっている、請求項１から２５のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２７】
１つ以上のボウタイを備えるアンテナ構造体（１１；１１”；１１１；１１２；１１３；．．．；１１１５）を形成するように配置される少なくとも２つのアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）を備え、同様に偏波されるポート又は給電部を有する１つのボウタイ又は各ボウタイの又は該ボウタイと関連付けられるアンテナペタルのアンテナポート又は給電部が異なって励起される、請求項１から２６のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項２８】
１つのボウタイ又は各ボウタイの又は該ボウタイと関連付けられるアンテナペタルのアンテナポート又は給電部は、それぞれのバランに接続されて該バランによって組み合わされ、各バランは、例えば、前面を形成する、前記アンテナペタルが位置される前記金属接地平面又はＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）の面に、又は、前記金属接地平面又はＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）の裏面に位置される１８０°ハイブリッドにより実現され、同様に偏波されるポート又は給電部が異なって励起される、請求項２７に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項２９】
２つのポート又は給電部を備えるボウタイを形成するように配置される２つのアンテナペタルを備えるアンテナ構造体（１１；１１”；１１８；１１１０；１１１２；１１１４）を備え、前記ポート又は給電部が差動励起され、それにより、直線偏波を伴う１ポート／給電アンテナが形成される請求項１から２８のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；１００；１２０；１４０；１６０）。
【請求項３０】
４つのポート又は給電部を備えるボウタイを形成するように配置される４つのアンテナペタルを備えるアンテナ構造体（１１１；１１Ａ１；１１９；１１１１；１１１３；１１１５）を備え、同様に偏波される前記ポート又は給電部が差動励起され、それにより、直交直線偏波を伴う２ポート／給電アンテナが形成される、請求項１から２９のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（２０；６０；１１０；１３０；１５０；１７０）。
【請求項３１】
数がＮ個のボウタイを形成するように配置される複数のアンテナペタルを備えるアンテナ構造体（１１２；１１５）を備え、それぞれのボウタイが４つのポート又は給電部を備え、前記ボウタイが直線アレイを成して配置され、同様に偏波されるポート又は給電部が差動励起され、それにより、例えば２ｘＮポート／給電大規模ＭＩＭＯ基地局又は他の２ｘＮポート／給電用途と共に使用するようになっているＮ個の２ポート／給電ボウタイアンテナの直線アレイが形成される、請求項１から３０のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（３０；７０）。
【請求項３２】
数がＮ個のボウタイを形成するように配置される複数、例えば１６個又は６４個のアンテナペタルを備えるアンテナ構造体（１１３；１１４；１１６；１１７）を備え、それぞれのボウタイが４つのポート又は給電部を備え、前記ボウタイが直線アレイを成して配置され、同様に偏波されるポート又は給電部が差動励起され、それにより、例えば２ｘＮポート／給電大規模ＭＩＭＯ基地局又は他の２ｘＮポート／給電用途と共に使用するようになっているＮ個の２ポート／給電ボウタイアンテナの直線アレイが形成される、請求項１から３１のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（４０；５０；８０；９０）。
【請求項３３】
１つ以上のボウタイを形成する少なくとも２つのアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；Ｆ；ｒ”；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）を備え、前記各アンテナペタルのためのポート又は給電部は、それらの遠距離場関数が偏波、方向又は形状のいずれかにおいて略直交するように実質的に分離される、請求項１から３２のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項３４】
１つのアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）を備える、請求項１から２５のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項３５】
超広帯域アンテナ装置である、請求項１から３４のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項３６】
例えばマイクロ基地局でＭＩＭＯ技術を伴う無線システムで用いるようになっている、特に大規模ＭＩＭＯ基地局で用いるようになっている、請求項１から３５のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項３７】
各アンテナペタル末端部（６；６Ａ；６Ｂ；６’）は、それぞれの末端部６；６Ａ；６Ｂ；６’）に設けられる開口（７；７’）内に受けられる導電ピン又はワイヤ（１２；１２’）を介して給電される、請求項２又は４に従属する請求項１から３６のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項３８】
例えばＭＩＭＯ基地局又は大規模ＭＩＭＯ基地局のためのマスト上に配置されるようになっており、実質的に４πをカバーするＭＩＭＯアルゴリズム複合放射パターンを有し、すなわち、球状のカバレッジ又は視野を有し、或いは、実質的に２πをカバーするＭＭＯアルゴリズム複合放射パターンを有するようになっており、すなわち、半球状のカバレッジを有し、或いは、どのカバレッジが指定されても、水平面及び垂直面において異なり得る、請求項１から３７のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項３９】
自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）をもたらすため及びアンテナ構造体（１１；１１”；１１１；１１３；．．．．；１１１５）を形成するために使用されるようになっているとともに、それぞれの中心端部（６；６Ａ；６Ｂ；６’）へ向けて先細って導電材料から形成されるアーム部分を備え又は金属表面層を備え、前記中心端部（６；６Ａ；６Ｂ；６’）が給電ポートへの接続を可能にするようになっているアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）であって、前記各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）は、一体に形成され、又は、随意的に、ホーンの壁を少なくとも部分的に形成するように１つ以上のアンテナペタルと接続されるとともに、例えば金属シート又は同様のものから形成される金属表面を備え、前記アンテナペタルは、例えば導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えるベースプレート（９；９”；９２−９１５）の前面又は裏面に表面実装技術（ＳＭＴ）によって実装できるようになっているとともに、それが実装されるべき前記導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）とは別個に製造されるようになっていることを特徴とするアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）。
【請求項４０】
前記アンテナペタルの前記金属表面は、湾曲配置又は屈曲配置を成して配置され、それにより、アンテナペタルが実装されるべき前記接地平面に対して傾けられる１つ以上の傾斜面領域が形成される、請求項３９に記載のアンテナペタル。
【請求項４１】
前記金属表面は、空気圧吸引カップによって係合可能な略平坦な少なくとも１つの表面領域を備える、請求項４０に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項４２】
金属接地平面又はＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）の前面に接続するようになっている第１の平坦な接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇ）と、前記第１の接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇ）が延在する平面と角度を成す第１の壁部（３；３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）と、好ましくは平坦であるとともに前記第１の接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇ）と同じ平面内に配置されてベースプレート（９；９’’；９２−９１５）に接続するようになっている第２の接続末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）に接続する又は第２の接続末端部ヘと変わる反対側の端部にある第２の壁部（４；４Ａ；４Ａ１；４Ａ２；４Ｂ；４Ａ’；４Ａ”；４Ｅ；４Ｆ；４Ｇ）と前記第１の壁部（３；３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）とを相互接続するように配置される中間実装部（５；５Ａ；５Ａ１；５Ａ２；５Ｂ；５Ａ’；５Ａ”；５Ｅ；５Ｆ；５Ｇ）とを備える、請求項３９；４０又は４１に記載のアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）。
【請求項４３】
好ましくは前記第１の接続部（２；２Ａ’；２Ａ”）へと少なくとも部分的に延在し、例えば２つの脚部に分割され又は閉じられたスロット（１５Ａ”）を形成する、又は、前記第２の壁部（４Ｅ）へと少なくとも部分的に延在する、第１の壁部（３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ｄ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）に設けられるスロット又はスロット付き構造体（１５；１５Ａ’；１５Ａ”；１５Ｅ；１５Ｆ；１５Ｇ１；１５Ｇ２；１５Ｇ２）を備え、或いは、１つ以上の外縁スロット構造体（１５Ｆ；１５Ｇ２）及び／又は第１の壁部（３Ｂ）により形成される溝と、前記第１の壁部（３Ｂ）が位置される側と反対の側で前記第１の接続部に接続して前記第１の壁部（３Ｂ）と略平行に延在する更なる壁部（２１；２１’）とを備え、前記更なる壁部（２１）は、前記第１の壁部（３Ｂ）の長さに適合される長さを有し、又は、前記更なる壁部（２１’）は、前記導電接地平面又はＰＣＢ（９１３；９１４；９１５）の外側の長さに適合される長さを有する、請求項３９から４１のいずれか一項に記載のアンテナペタル（１；１Ａ；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ）。
【請求項４４】
略同一平面内で互いに隣り合って又は表面に沿って配置される請求項１から３８のいずれか一項に記載の２つ以上のアンテナ装置を備え、アンテナ装置は、例えばポート又は給電部が導電接地平面又はＰＣＢの外側縁に又は外側縁の近傍に或いは前面又は裏面に配置されるように互いに対して配置される、多重自己接地型アンテナ装置。
【請求項４５】
中心端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）へ向けて先細る導電材料のアーム部分を備える少なくとも１つのアンテナペタル（１；１Ａ；１’’；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）を備える自己接地型アンテナ装置（１０；１０”；２０；３０；４０；５０；６０；７０；８０；９０；１００；１１０；１２０；１２０；１４０；１５０；１６０；１７０）の製造方法であって、
−金属のシートから各アンテナペタルを一体に打ち抜き加工する又はプレス加工することによって１又は複数のアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；Ｆ；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）を製造するステップと、
−例えば１つ以上のボウタイを形成する所望のアンテナペタル構造体（１１；１１”；１１１；１１３；．．．．；１１１５）における１つ以上のアンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ；１Ｇ）を導電接地平面又はＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）を備えるベース部上に例えば半田付けすることによって表面実装技術を使用して実装するステップと、
−導電ワイヤ又はピン（１２；１２’）を用いて、１つ以上のアンテナペタルの中心端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）をアンテナ給電部と接続する又は前記中心端部を給電部の近傍の導電接地平面に接続するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項４６】
例えば、金属接地平面又はＰＣＢ（９；９”；９２−９１５）の前面に接続するようになっている第１の少なくとも部分的に平坦な接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇ）と、前記第１の接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇ）が延在する平面と角度を成す第１の壁部（３；３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）と、好ましくは平坦である又は平坦部（５Ａ１’）を備えるとともに前記第１の接続部（２；２Ａ；２Ｂ；２Ａ’；２Ａ”；２Ｅ；２Ｆ；２Ｇと同じ平面内に配置されて前記ベース部（９；９”；９２−９１５）に接続するようになっている第２の接続末端部（６；６’；６Ａ；６Ｂ）に接続する又は第２の接続末端部ヘと変わる反対側の端部にある第２の壁部（４；４Ａ；４Ａ１；４Ａ２；４Ｂ）と前記第１の壁部（３；３Ａ；３Ａ１；３Ａ２；３Ｂ；３Ａ’；３Ａ”；３Ｅ；３Ｆ；３Ｇ）とを相互接続するように配置される中間実装部（５；５Ａ；５Ａ１；５Ａ２；５Ｂ；５Ａ’；５Ａ”；５Ｅ；５Ｆ；５Ｇ）とを備える形状をとるように各アンテナペタル（１；１Ａ；１”；１Ａ１；１Ａ２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；Ｆ；１’’’；１Ａ’；１Ａ”；１Ｅ；１Ｆ，１Ｇ）を抜き打ち加工する又はプレス加工するステップ
を更に備える、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
接地平面として機能するとともに導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えるベースプレートと、
中心端部へ向けて先細るとともに導電材料を備える又は導電材料から形成されるアーム部分を備える複数のアンテナペタルであって、前記各アンテナペタルの前記端部が前記接地平面に導電接続され、前記各アンテナペタルが一体に形成され又は随意的に１つ以上の他のアンテナペタルに接続されてホーンの壁を少なくとも部分的に形成し、例えば金属シート又は同様のものから形成される金属表面を備える、複数のアンテナペタルと、
前記接地平面に形成される励起スロットなどの少なくとも１つの励起開口と、
前記励起開口を伴わずに又は前記励起開口の下側に配置される少なくとも１つのアンテナ給電部と
を備えるアンテナ構造体を備え、
前記端部のそれぞれは、前記少なくとも１つの励起開口のうちの１つの１つの縁部と導電金属接触している、
自己接地型アンテナ装置。
【請求項４８】
前記端部は、前記接地平面内の励起開口／スロットのアレイの各縁部に接続される１つのペタルが存在するように配置され、それにより、各開口／スロットは、いわゆるＴＥＭホーンアンテナの励起と同様に２つの隣り合うペタル間を伝播する波を励起し、更には、２つの開口／スロット励起ペタルが双極子として励起される２つの湾曲したモノポールアンテナと２つのループアンテナとの広帯域の混合機能を備えるようになっている、請求項４７に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項４９】
前記励起開口が長方形、円形、又は、楕円形に形成される、請求項４７又は４８に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項５０】
前記励起開口が長尺形状を有し、前記中央部は、骨形状或いはＩ又はＨの形状を有するなど、前記端部よりも狭い、請求項４７又は４８に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項５１】
前記励起開口がＰＣＢのエッチングされた凹部として形成され、前記アンテナ給電部が前記ＰＣＢの他の面に配置される、請求項４７から５０のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【請求項５２】
前記アンテナ給電部は、前記励起開口の境界内へと突出する端部を有する少なくとも１つのマイクロストリップを備える、請求項４７から５１のいずれか一項に記載の自己接地型アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己接地型アンテナ装置、及び、自己接地型アンテナ装置を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
幾つかの周波数帯域での通信、高い又は非常に高いデータ転送速度の使用、及び、異なるシステムにおける通信を可能にするために、無線通信内での使用のための広帯域アンテナに対する需要が高まっている。超広帯域（ＵＷＢ）信号は、一般に、相対的な帯域幅が大きい（帯域幅を搬送波周波数で除算）信号又は大きな絶対的な帯域幅を有する信号として規定される。ＵＷＢなる表現は、周波数帯域３．２−１０．６ＧＨｚにおいて特に使用されるが、他のより幅広い周波数帯域においても使用される。広帯域信号の使用は、例えば、“Ｈｉｓｔｏｒｙ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＵＷＢ”，ｙ  Ｍ．Ｚ．Ｗｉｎ  ｅｔ．ａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．９７，Ｎｏ．２，ｐ．１９８−２０４，Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００９に記載されている。
【０００３】
ＵＷＢ技術は低コスト技術である。ＵＷＢ信号を送受信するＣＭＯＳプロセッサの開発は、多くの様々な用途分野で活発になってきており、また、それらのプロセッサは、ミキサ、ＲＦ（無線周波数）発振器又はＰＬＬ（位相ロックループ）用の任意のハードウェアを必要とせずにＵＷＢ信号において非常に低コストで製造され得る。
【０００４】
ＵＷＢ技術は、例えば非常に高いデータ転送速度（５００Ｍｂｐｓ以上）を伴う短距離通信（１０ｍ未満）などの様々な用途において、例えば無線ＵＳＢにおいては、ＤＶＤプレーヤ、テレビなどの娯楽システムにおけるコンポーネント間の同様の通信において、低データ転送速度通信が精密測距及びジオロケーションと組み合わされるセンサネットワークにおいて、及び、一般には無線通信デバイス用の非常に高い空間分解能及び障害物浸透能力を有するレーダシステムにおいて、広範囲の領域で実施され得る。ＵＷＢ信号を生成し、送信し、受信し、及び、処理するために、信号生成、信号送信、信号伝搬、信号処理、及び、システムアーキテクチャの分野では新たな技術及び装置の開発が必要とされる。
【０００５】
一般に、ＵＷＢアンテナは４つの異なるカテゴリーに分けられてきた。その第１のカテゴリー、すなわち、スケールドカテゴリーは、例えば“Ａ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｂｏｗ−Ｔｉｅ  ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｐｕｌｓｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ”，ｂｙ  Ｌｅｓｔａｒｉ  ｅｔ．ａｌ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．，Ｖｏｌ．５８，Ｎｏ．７，ｐｐ．２１８４−２１９２，Ｊｕｌｙ  ２０１０に記載されるボウタイ双極子、及び、例えば“Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｂｉｃｏｎｉｃａｌ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ｂｙ  Ａ．Ｋ．Ａｍｅｒｔ  ｅｔ．ａｌ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．１２，ｐｐ．３７２８−３７３５，Ｄｅｃ．２００９に記載されるような双円錐双極子を備える。第２のカテゴリーは、例えば“Ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ａｎｔｅｎｎａｓ”ｂｙ  Ｙ．Ｍｕｓｈｉａｋｅ，ＩＥＥＥ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．Ｍａｇ．，ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．６，ｐｐ．２３−２９，Ｄｅｃ．１９９２に記載されるような自己相補構造体を備える。第３のカテゴリーは、例えば“Ｔｈｅ  Ｖｉｖａｌｄｉ  ａｅｒｉａｌ”ｂｙ  Ｐ．Ｊ．Ｇｉｂｓｏｎ，Ｐｒｏｃ．９ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐ．１０１−１０５，１９７９に記載されるような進行波構造アンテナ、例えばビバルディアンテナを備え、また、第４のカテゴリーは、対数周期ダイポールアンテナアレイのような多重共振アンテナを備える。スケールドカテゴリー、自己相補的カテゴリー、及び、多重反射カテゴリーからのアンテナは、低利得を伴う、すなわち、幅広く多くの場合に多かれ少なかれ無指向性の遠視野パターンを有するコンパクトで薄型のアンテナであるが、ビバルディアンテナのような進行波カテゴリーのアンテナは指向性がある。
【０００６】
前述のＵＷＢアンテナは、主に、偏波ごとに１つのポートと通信システムの送信側と受信側との間の単一波の既知の方向とを伴う通常の視野方向（ＬＯＳ）アンテナシステムでの使用するために設計された。
【０００７】
しかしながら、殆どの環境では、通信システムの送信側と受信側との間に波の反射及び散乱を引き起こす幾つかの物体（住宅、樹木、車両、人間など）が存在し、それにより、受信側で複数の入射波がもたらされ、その結果、これらの要因をよりよく考慮するアンテナが必要であった。これらの波の間の干渉は、受信アンテナのポートにおける受信電圧のフェーディングとして知られる（チャネルとして知られている）大きなレベル変動を引き起こす。このフェーディングは、マルチポートアンテナを使用し、ＭＩＭＯ技術（多入力多出力）をサポートする最新のデジタル通信システムにおいて打ち消される可能性がある。
【０００８】
無線通信システムは、小型、角度カバレッジ、放射効率、及び、偏波スキームに関する高い要求を伴うＭＩＭＯを可能にするマルチバンドマルチポートアンテナを伴う多数のマイクロ基地局を備える場合があり、前記要求は全てそのようなシステムの性能にとって重大な問題である。マルチポートアンテナの放射効率は、単一ポートアンテナのように抵抗損及びインピーダンス不整合によって減少されるが、アンテナポート間の相互結合によっても減少される。以前に知られた広帯域アンテナ装置は、これらの要求を十分に満たさなかった。
【０００９】
しかしながら、国際公開第２０１４／０６２１１２号パンフレットには、低い抵抗損、すなわち、高い放射効率、良好なマッチング、並びに、アンテナポート間の低結合を有する、上記のようなＭＩＭＯ通信システムに適した広帯域コンパクトマルチポートアンテナが開示されている。国際公開第２０１４／０６２１１２号パンフレットの図１１に示される幾何学的形態は、二重偏波自己接地型ボウタイアンテナとして知られており、Ｈ．Ｒａｚａ，Ａ．Ｈｕｓｓａｉｎ，Ｊ．Ｙａｎｇ  ａｎｄ  Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｍｐａｃｔ  ４−ｐｏｒｔ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｓｅｌｆ−ｇｒｏｕｎｄｅｄ  Ｂｏｗｔｉｅ  Ａｎｔｅｎｎａ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．，ｐｐ．１−７，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０１４に記載されている。自己接地型ボウタイアンテナの形状は、多くの量の製造、特に大量生産に費用がかかる。将来の無線通信システム、例えば、第５世代の無線（５Ｇ）において、使用される周波数は最大３０ＧＨｚ或いは更には最大６０ＧＨｚとなり得るが、大規模ＭＩＭＯは、ミリ波周波数で十分な利得とステアリング能力とを与える困難なオプションである。
【００１０】
これについては、“Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ＧＢｉｔ／ｓ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ  ｉｎ  ５Ｇ：Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ，ＰＭＣ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｂｙ  Ｇａｐ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ＯＴＡ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｉｎ  Ｒａｎｄｏｍ  ＬＯＳ”ｂｙ  Ｐｅｒ−Ｓｉｍｏｎ  Ｋｉｌｄａｌ，２０１５  Ｌｏｕｇｈｂｏｒｏｕｇｈ  Ａｎｔｅｎｎａｓ＆Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２“＆３ｒｄ  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２０１５を参照されたい。大規模ＭＩＭＯアレイアンテナ又は大規模アンテナシステム又は大型ＭＩＭＯアレイなどは、数十分の一から数百又は数千にも及ぶ多数のアンテナ素子の使用に基づく従来のアンテナシステムとは対照的に、信号対雑音比が最大になるように環境内の到来波又は波にコヒーレントに適応させるために独立して動作させるためのものである。大規模ＭＩＭＯは、データスループット及びエネルギー効率が大幅に向上するという点で特に有利である。例えば、多数のユーザ局が同時にスケジューリングされる場合、すなわち、マルチユーザシナリオである。
【００１１】
ＭＩＭＯアレイ及び大規模ＭＩＭＯアレイアンテナは、幾つかの等しいアンテナ素子を並べて構成される。これは、製造及びマウントを非常に困難にし、費用がかかり、時間を浪費する。
【００１２】
大規模ＭＩＭＯアレイは、従来のフェーズドアレイアンテナと同等のデジタルである。フェーズドアレイは、アンテナビームを必要な方向に位相ステアするために、全ての要素にアナログ制御可能な位相シフタを含む。ＭＩＭＯ技術には、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）又は各要素におけるデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）があり、そのため、全てのビームステアリングがデジタルで行なわれ、アナログ位相シフタは不要である。これは、ＭＩＭＯアンテナシステムをフェーズドアレイよりもはるかに柔軟で適応性があるものとし、それにより、あらゆるビーム形状、更には複数のビームを形成することができる。これはデジタルビームフォーミングと称される。
【００１３】
全ての既知のアンテナ装置は、前述の機能要件の多くを満たす場合であっても、製造が十分に容易で安価でなく、所望のほど実装が容易ではないという欠点に見舞われる。これは、通信システムの古い世代及び現世代の両方、及び、他の実装のための問題であるが、将来の通信システム、例えば５Ｇ、及び、今日使用されているものよりも高い周波数での将来の他の用途においては更に顕著になる。また、それらのアンテナ装置は、十分な帯域幅を与えないという欠点に見舞われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１４／０６２１１２号パンフレット
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】“Ｈｉｓｔｏｒｙ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＵＷＢ”，ｙ  Ｍ．Ｚ．Ｗｉｎ  ｅｔ．ａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．９７，Ｎｏ．２，ｐ．１９８−２０４，Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００９
【非特許文献２】“Ａ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｂｏｗ−Ｔｉｅ  ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｐｕｌｓｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ”，ｂｙ  Ｌｅｓｔａｒｉ  ｅｔ．ａｌ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．，Ｖｏｌ．５８，Ｎｏ．７，ｐｐ．２１８４−２１９２，Ｊｕｌｙ  ２０１０
【非特許文献３】“Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｂｉｃｏｎｉｃａｌ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ｂｙ  Ａ．Ｋ．Ａｍｅｒｔ  ｅｔ．ａｌ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．１２，ｐｐ．３７２８−３７３５，Ｄｅｃ．２００９
【非特許文献４】“Ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ａｎｔｅｎｎａｓ”ｂｙ  Ｙ．Ｍｕｓｈｉａｋｅ  ＩＥＥＥ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．Ｍａｇ．，ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．６，ｐｐ．２３−２９，Ｄｅｃ．１９９２
【非特許文献５】“Ｔｈｅ  Ｖｉｖａｌｄｉ  ａｅｒｉａｌ”ｂｙ  Ｐ．Ｊ．Ｇｉｂｓｏｎ，Ｐｒｏｃ．９ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐ．１０１−１０５，１９７９
【非特許文献６】Ｈ．Ｒａｚａ，Ａ．Ｈｕｓｓａｉｎ，Ｊ．Ｙａｎｇ  ａｎｄ  Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｍｐａｃｔ  ４−ｐｏｒｔ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｓｅｌｆ−ｇｒｏｕｎｄｅｄ  Ｂｏｗｔｉｅ  Ａｎｔｅｎｎａ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．，ｐｐ．１−７，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の目的は、前述の問題のうちの１つ以上を解決できる又は少なくとも軽減できるアンテナ装置を提供することである。
【００１７】
特に、本発明の目的は、製造が容易で安価な自己接地型ボウタイアンテナ装置、例えば、ＭＩＭＯシステムのためのＵＷＢマルチポートアンテナを提供することである。更にまた、本発明の目的は、実装が容易なアンテナ装置、及び、小型でコンパクトなアンテナ装置を提供することである。他の目的は、表面実装、特に配置マシン及び半田付けマシンを用いたＰＣＢ上への表面実装を可能にするアンテナ装置を提供することである。
【００１８】
更に特に、本発明の目的は、大量生産に適したアンテナ装置を提供することである。可撓性があり、多くの異なる用途のために同じ原理に基づいて異なるアンテナ装置を製造できるようにする概念であるアンテナ装置を提供することが１つの際立った目的である。
【００１９】
特定の目的は、非常に高い周波数、例えば最大で１００或いは更には１５０ＧＨｚの周波数において使用できるアンテナ装置を提供することである。
【００２０】
他の最も際立った目的は、大規模ＭＩＭＯに適した、更に特に次世代の５Ｇ通信システムに適したアンテナ装置を提供することである。また、本発明の特定の目的は、フェーズドアレイで及びＭＩＭＯアレイで使用できるアンテナ装置を提供することである。
【００２１】
更にまた、大きい或いは更には非常に大きな帯域幅をもたらすアンテナ装置を提供することが目的である。
【００２２】
また、例えばマルチパスフェーディング効果の低減も可能にする無線通信用のマイクロ基地局に適したアンテナ装置を提供することも目的である。
【００２３】
他の目的は、残響チャンバに基づく測定システムなどＭＩＭＯ能力を伴う又は伴わない無線デバイス用の測定システムで使用するのに適した又は車両、例えば車への無線通信のための無響室内のＯＴＡ（Ｏｖｅｒ−Ｔｈｅ−Ａｉｒ）試験システムで使用するのに適したアンテナ装置、特にＵＷＢマルチポートアンテナを提供することである。
【００２４】
更にまた、本発明の目的は、前述の目的のうちの１つ以上を達成できるアンテナ装置の製造方法を提供することである。特に、低コストのみを伴い、信頼性が高く再現性があるとともに、大量生産を可能にする、実施が容易な方法を提供することが目的である。更に、本発明の目的は、表面実装を可能にするアンテナ装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明によれば、添付の特許請求の範囲にしたがって、自己接地型アンテナ装置、及び、そのようなアンテナ装置で用いるアンテナペタル、並びに、そのようなアンテナ装置の製造方法が提供される。
【００２６】
有利な実施形態は、それぞれの添付の従属請求項によって与えられる。
【００２７】
本発明の第１の態様によれば、中心端部へ向けて先細るとともに導電材料を備える又は導電材料から形成されるアーム部分を備える複数のアンテナペタルを備えるアンテナ構造体であって、端部が、接地平面として機能するベースプレートに近づくように配置され、アーム部分が、随意的に、ホーンの壁を少なくとも部分的に形成するように接続される、アンテナ構造体と、前記中心端部に接続されて配置される又は前記中心端部の近傍に配置されるアンテナ給電部と、を備える自己接地型アンテナ装置が提供される。更に、ベースプレートが導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）を備え、各アンテナペタルが一体に形成され、又は、２つ以上のアンテナペタルが一体に組み合わされ、また、ベースプレートが例えば金属シート又は同様のものから形成される金属表面を備える。
【００２８】
更にまた、アンテナペタル又は各アンテナペタルは導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）とは別個に製造されて表面実装技術（ＳＭＴ）によってベースプレートの前面又は裏面に実装できるようになっている。本出願の文脈において、「自己接地型アンテナ」とは、アンテナペタルがグランドに接続され、アンテナペタルの少なくとも一部がアンテナペタルに関連付けられる又はアンテナペタルに接続されるアンテナ給電部から離れているアンテナのことである。そのような自己接地型アンテナの一例は、例えば同じ出願人による国際公開第２０１４／０６２１１２号パンフレットに記載されているボウタイアンテナである。
【００２９】
アンテナペタルは全て別個の部分として設けられてもよい。しかしながら、アンテナペタルは、例えばスロット給電部の縁に沿って延在する接続部によって互いに接続され、それにより、ホーンの壁が少なくとも部分的にもたらされてもよい。したがって、２つ以上のアンテナペタルが結合されたモノリシックユニットとしてもたらされてもよい。
【００３０】
このタイプのアンテナは非常に良好な性能を有することが分かってきた。アンテナは、単一のアンテナとして、又は、多くの組み合わせで使用することができる。特に、アンテナアレイとして配置されるこのタイプの多くのアンテナを使用することが好ましい。アンテナは、多くの異なる周波数及び周波数範囲において容易に適合して使用することもでき、特に高周波に適している。
【００３１】
そのような自己接地型アンテナを表面実装技術（ＳＭＴ）の使用によって比較的容易に費用効率良く製造できることが今や分かってきた。したがって、アンテナペタルを別個に製造してピック・アンド・プレース技術又は他の表面実装技術（ＳＭＴ）部品配置システムを使用することによりベースプレート上に配置することができる。これにより、選別されて配置されるべき要素、例えばアンテナペタルをトレイ等に配置することができるとともに供給源から一度に１つの要素を例えば空気圧吸引カップによって拾い上げることができる。吸引カップは、誘電体基板上に位置されることによりＰＣＢを形成してもよい導電層上に拾い上げられた要素を配置するために、プロッタ状のデバイス又は他の装置に取り付けられてもよい。金属化された基板などの導電層上に配置されるときに、要素は、半田ペーストなどの接着剤によって所定位置に保持されてもよい。全ての要素が基板／層上に配置された際、アセンブリを高温で熱処理することができ、それにより、半田ペーストが溶融して配置された要素を基板／層に固定する。この半田接続は、室温に戻った後に非常に強い。
【００３２】
１つの実施形態において、各アンテナペタルの中心端部は、１つ又は複数のアンテナ給電部に接続される。前述の国際公開第２０１４／０６２１１２号パンフレットは、このタイプの実施形態に関連する。特に、端部は、給電ポートに接続されるようになっている末端部を有してもよく、特定のポートがアーム部分を備える各アンテナペタル又はアンテナペタルのために設けられ、また、アンテナペタル又は各アンテナペタルが湾曲したモノポールアンテナ及びループアンテナの混合機能を更に備えてもよい。
【００３３】
しかしながら、代わりの実施形態において、各アンテナペタルの中心端部は、接地平面に導電接続されて、アンテナ給電部の近傍に配置される。これにより、アンテナペタルは、いわゆるＴＥＭホーンの機能に似ている。好ましくは、端部のそれぞれは、接地平面内の励起スロットなどの励起開口の１つの縁部と導電金属接触状態を成し、
また、少なくとも１つのアンテナ給電部が励起開口内又は励起開口の下側に配置される。端部は、接地平面内の励起開口／スロットのアレイの各縁部に接続される１つのペタルが存在するように更に配置されてもよく、それにより、各開口／スロットは、いわゆるＴＥＭホーンアンテナの励起と同様に２つの隣り合うペタル間を伝播する波を励起し、更には、２つの開口／スロット励起ペタルが双極子として励起される２つの湾曲したモノポールアンテナと２つのループアンテナとの広帯域の混合機能を備えるようになっている。励起開口が異なる形状を有してもよい。１つの実施形態において、励起開口は、長方形、円形、又は、楕円形に形成されてもよい。特に、長尺な長方形及び楕円形の励起開口は単一偏波に適しており、また、平方又は円形の励起開口は二重偏波に適している。
【００３４】
励起開口が長尺形状を有してもよく、また、中央部は、骨形状或いはＩ又はＨの形状を有するなど、端部よりも狭い。
【００３５】
これは、より均一な放射線分布を与える。
【００３６】
励起開口がＰＣＢのエッチングされた凹部として形成されてもよく、また、アンテナ給電部がＰＣＢ基板の他の面上に配置される。
【００３７】
アンテナ給電部は、励起開口の境界内へと突出する端部を有する少なくとも１つのマイクロストリップを更に備えてもよい。二重偏波の場合、２つのそのようなマイクロストリップ端部は、励起開口の境界内に突出し、互いに対して角度を成して配置されてもよい。４つのそのようなマイクロストリップ端部を使用することによって更に良好な放射パターンが得られ、この場合、同じ偏波を有するマイクロストリップ端部が互いに対向して配置される。
【００３８】
各アンテナペタルの金属表面は、好ましくは、湾曲配置又は屈曲配置を成して配置され、それにより、接地平面に対して傾けられる１つ以上の傾斜面領域が形成される。
【００３９】
湾曲形状又は屈曲形状は、互いに対して角度を成して配置される円形部分及び／又は比較的真っ直ぐな部分を備えてもよい。
【００４０】
金属表面は、好ましくは、空気圧吸引カップによって係合可能な略平坦な少なくとも１つの表面領域を備える。これは、ピック・アンド・プレース方法論又は類似のＳＭＴ方法論によるアンテナペタルの組み立てを容易にする。
【００４１】
特に、各アンテナペタルは、金属接地平面又はＰＣＢの前面に接続するようになっている第１の平坦な接続部と、第１の接続部が延在する平面と角度を成す第１の壁部と、例えば平坦である又は平坦部を備えるとともに第１の接続部と同じ平面内に配置される第２の接続末端部に接続する又は第２の接続末端部ヘと変わる反対側の端部にある第２の壁部と前記第１の壁部とを相互接続するように配置される中間実装部とを備えてもよい。各アンテナペタルの第１の接続部は、半田付けされてもよく、或いはさもなければ、ネジ又はポップリベットによって金属接地平面上又はＰＣＢ上に固定されてもよい。
【００４２】
アンテナペタルがアンテナ給電部に直接接続されるようになっている場合、各アンテナペタルの末端部は、小さい平坦な円形部を備えてもよい。各アンテナペタルの末端部は、アンテナペタルの末端部に半田付けされる導電ピンを受けるようになっている開口を備えてもよい。
【００４３】
好ましくは、前記中心端部に対して反対側にある各アンテナペタルの端部は、接地平面に導電接続され、好ましくは、例えば半田付けされる又はネジ又はポップリベットにより固定されることによって接地平面に接続固定される。
【００４４】
アンテナ構造体のアンテナペタル又はペタル或いは少なくとも幾つかのアンテナペタル又はペタルは、例えば２つの脚部に分割される又は閉じられたスロットを形成する好ましくは第１の接続部へも少なくとも部分的に延在する、或いは、第２の壁部へも少なくとも部分的に延在する前記第１の壁部に設けられるスロット又はスロット付き構造体を更に備え、或いは、１つ以上の外縁スロット構造体を更に備えて、帯域幅整合の向上及び性能向上をもたらしてもよい。
【００４５】
アンテナ構造体のアンテナペタル又は少なくとも幾つかのアンテナペタルは、第１の壁部により形成される溝と、第１の壁部が位置される側と反対の側で第１の接続部に接続して前記第１の壁部と略平行に延在する更なる壁部とを備えてもよい。更なる壁部は、第１の壁部の長さに適合される長さを有してもよい。
【００４６】
更なる壁部は、導電接地平面又はＰＣＢの外側の長さに適合される長さを有してもよい。アンテナ構造体のアンテナペタル又は少なくとも幾つかのアンテナペタルは、１つ以上のスロットと、第１の壁部及び更なる壁部により形成される溝とを備えてもよい。
【００４７】
中心端部がアンテナ給電部に直接に接続されるようになっている場合、金属接地平面又はＰＣＢは、第２の接続末端部又は各第２の接続末端部の下側に位置されるようになっている誘電体部を備えてもよく、又は、１又は複数の末端部を導電接地平面から分離した状態に維持するために第２の接続末端部又は各第２の接続末端部の下側の接地平面に穴が設けられる。誘電体部は、１つ以上のアンテナペタルの第２の接続末端部の下側にそれらを導電接地平面から分離した状態に維持するべく位置されるようになっている薄い誘電体膜を備えてもよい。
【００４８】
或いは、誘電体部は、１つ以上のアンテナペタルを支持してそれらを接地平面から分離した状態に維持するために１つ以上の第２の接続末端部の下側に位置されるようになっている厚い誘電体膜を備えてもよい。
【００４９】
アンテナ装置は、１つ以上のボウタイを備えるアンテナ構造体を形成するように配置される少なくとも２つのアンテナペタルを備えてもよく、この場合、ボウタイのアンテナペタルのアンテナポートが独立に励起されるようになっていてもよい。
【００５０】
アンテナ装置は、１つ以上のボウタイを備えるアンテナ構造体を形成するように配置される少なくとも２つのアンテナペタルを更に備えてもよく、この場合、同様に偏波されるポート又は給電部を有する１つのボウタイ又は各ボウタイの又は該ボウタイと関連付けられるアンテナペタルのアンテナポート又は給電部が異なって励起される。１つのボウタイ又は各ボウタイの又は該ボウタイと関連付けられるアンテナペタルのアンテナポート又は給電部は、それぞれのバランに接続されて該バランによって組み合わされてもよく、各バランは、例えば、前面を形成する、アンテナペタルが位置される金属接地平面又はＰＣＢの面に、又は、金属接地平面又はＰＣＢの裏面に位置される１８０°ハイブリッドにより実現され、同様に偏波されるポート又は給電部が異なって励起される。
【００５１】
アンテナ装置は、２つのポート又は給電部を備えるボウタイを形成するように配置される２つのアンテナペタルを備えるアンテナ構造体を備えてもよく、この場合、ポート又は給電部が差動励起され、それにより、直線偏波を伴う１ポート／給電アンテナが形成される。
【００５２】
アンテナ装置は、４つのポート又は給電部を備えるボウタイを形成するように配置される４つのアンテナペタルを備えるアンテナ構造体を更に備えてもよく、この場合、同様に偏波されるポート又は給電部が差動励起され、それにより、直交直線偏波を伴う２ポート／給電アンテナが形成される。
【００５３】
アンテナ装置は、数がＮ個のボウタイを形成するように配置される複数のアンテナペタルを備えるアンテナ構造体を備えてもよく、それぞれのボウタイが４つのポート又は給電部を備え、前記ボウタイが直線アレイを成して配置され、また、同様に偏波されるポート又は給電部が差動励起され、それにより、例えば２ｘＮポート／給電大規模ＭＩＭＯ基地局又は他の２ｘＮポート／給電用途と共に使用するようになっているＮ個の２ポート／給電ボウタイアンテナの直線アレイが形成される。
【００５４】
アンテナ装置は、数がＮ個のボウタイを形成するように配置される複数、例えば１６個又は６４個のアンテナペタルを備えるアンテナ構造体を備えてもよく、それぞれのボウタイが４つのポート又は給電部を備え、前記ボウタイが直線アレイを成して配置され、また、同様に偏波されるポート又は給電部が差動励起され、それにより、例えば２ｘＮポート／給電大規模ＭＩＭＯ基地局又は他の２ｘＮポート／給電用途と共に使用するようになっているＮ個の２ポート／給電ボウタイアンテナの直線アレイが形成される。
【００５５】
アンテナ装置は、１つ以上のボウタイを形成する少なくとも２つのアンテナペタルを備えてもよく、また、各アンテナペタルのためのポート又は給電部は、それらの遠距離場関数が偏波、方向又は形状のいずれかにおいて略直交するように実質的に分離される。
【００５６】
或いは、アンテナが（たった）１つのアンテナペタルを備えてもよい。
【００５７】
アンテナ装置が超広帯域アンテナ装置であってもよい。
【００５８】
アンテナ装置は、例えばマイクロ基地局でＭＩＭＯ技術を伴う無線システムで用いるようになっていてもよく、特に大規模ＭＩＭＯ基地局で用いるようになっていてもよい。
【００５９】
各アンテナペタル末端部は、それぞれの末端部に設けられる開口内に受けられる導電ピン又はワイヤを介して給電されてもよい。
【００６０】
アンテナ装置は、例えばＭＩＭＯ基地局又は大規模ＭＩＭＯ基地局のためのマスト上に配置されるようになっていてもよく、また、実質的に４πをカバーするＭＩＭＯアルゴリズム複合放射パターンを有し、すなわち、球状のカバレッジ又は視野を有し、或いは、実質的に２πをカバーするＭＭＯアルゴリズム複合放射パターンを有するようになっており、すなわち、半球状のカバレッジを有し、或いは、どのカバレッジが指定されても、水平面及び垂直面において異なり得る。
【００６１】
本発明の他の態様によれば、自己接地型アンテナ装置をもたらすため及びアンテナ構造体を形成するために使用されるようになっているとともに、それぞれの中心端部へ向けて先細って導電材料から形成されるアーム部分を備え又は金属表面層を備え、前記中心端部が給電ポートへの接続を可能にするようになっているアンテナペタルが提供される。各アンテナペタルは、一体に形成され、又は、随意的に、ホーンの壁を少なくとも部分的に形成するように１つ以上のアンテナペタルと接続されるとともに、例えば金属シート又は同様のものから形成される金属表面を備え、また、アンテナペタルは、例えば導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えるベースプレートの前面又は裏面に表面実装技術（ＳＭＴ）によって実装できるようになっているとともに、それが実装されるべき前記導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）とは別個に製造されるようになっている。
【００６２】
これにより、本発明の第１の態様に関連して前述したと同様の特定の実施形態、特徴、利点、及び、それらの組み合わせを得ることができ使用できる。
【００６３】
アンテナペタルの金属表面は、湾曲配置又は屈曲配置を成して配置されてもよく、それにより、アンテナペタルが実装されるべき接地平面に対して傾けられる１つ以上の傾斜面領域が形成される。
【００６４】
更に、金属表面は、空気圧吸引カップによって係合可能な略平坦な少なくとも１つの表面領域を備えてもよい。
【００６５】
アンテナ装置は、具体的には、金属接地平面又はＰＣＢの前面に接続するようになっている第１の平坦な接続部と、第１の接続部が延在する平面と角度を成す第１の壁部と、好ましくは平坦であるとともに第１の接続部と同じ平面内に配置されてベースプレートに接続するようになっている第２の接続末端部に接続する又は第２の接続末端部ヘと変わる反対側の端部にある第２の壁部と前記第１の壁部とを相互接続するように配置される中間実装部とを備えてもよい。
【００６６】
また、アンテナペタルは、好ましくは第１の接続部へと少なくとも部分的に延在し、例えば２つの脚部に分割され又は閉じられたスロットを形成する、又は、第２の壁部へと少なくとも部分的に延在する、第１の壁部に設けられるスロット又はスロット付き構造体を備えてもよく、或いは、１つ以上の外縁スロット構造体及び／又は第１の壁部により形成される溝と、第１の壁部が位置される側と反対の側で第１の接続部に接続して前記第１の壁部と略平行に延在する更なる壁部とを備えてもよく、更なる壁部は、第１の壁部の長さに適合される長さを有し、又は、更なる壁部は、導電接地平面又はＰＣＢの外側の長さに適合される長さを有する。
【００６７】
本発明の更なる他の態様によれば、略同一平面内で互いに隣り合って又は表面に沿って配置される第１の態様に関して前述したタイプの２つ以上のアンテナ装置を備え、アンテナ装置は、例えばポート又は給電部が導電接地平面又はＰＣＢの外側縁に又は外側縁の近傍に或いは前面又は裏面に配置されるように互いに対して配置される、多重自己接地型アンテナ装置が提供される。
【００６８】
これにより、本発明の第１の態様に関連して前述したと同様の特定の実施形態、特徴、利点、及び、それらの組み合わせを得ることができ使用できる。
【００６９】
本発明の更なる態様によれば、中心端部へ向けて先細る導電材料のアーム部分を備える少なくとも１つのアンテナペタルを備える自己接地型アンテナ装置の製造方法が提供される。方法は、
−金属のシートから各アンテナペタルを一体に打ち抜き加工する又はプレス加工することによって１又は複数のアンテナペタルを製造するステップと、
−例えば１つ以上のボウタイを形成する所望のアンテナペタル構造体における１つ以上のアンテナペタルを導電接地平面又はＰＣＢを備えるベース部上に例えば半田付けすることによって表面実装技術を使用して実装するステップと、
−導電ワイヤ又はピンを用いて、１つ以上のアンテナペタルの中心端部をアンテナ給電部と接続する又は中心端部を給電部の近傍の導電接地平面に接続するステップと
を備える。
【００７０】
これにより、本発明の第１の態様に関連して前述したと同様の特定の実施形態、特徴、利点、及び、それらの組み合わせを得ることができ使用できる。
【００７１】
方法は、
−例えば、金属接地平面又はＰＣＢの前面に接続するようになっている第１の少なくとも部分的に平坦な接続部と、第１の接続部が延在する平面と角度を成す第１の壁部と、好ましくは平坦である又は平坦部を備えるとともに第１の接続部と同じ平面内に配置されてベース部に接続するようになっている第２の接続末端部に接続する又は第２の接続末端部ヘと変わる反対側の端部にある第２の壁部と前記第１の壁部とを相互接続するように配置される中間実装部とを備える形状をとるように各アンテナペタルを抜き打ち加工する又はプレス加工するステップ
を更に備えてもよい。
【００７２】
本発明の更なる他の態様によれば、接地平面として機能するとともに導電接地平面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えるベースプレートと、
中心端部へ向けて先細るとともに導電材料を備える又は導電材料から形成されるアーム部分を備える複数のアンテナペタルであって、各アンテナペタルの端部が接地平面に導電接続され、各アンテナペタルが一体に形成され又は随意的に１つ以上の他のアンテナペタルに接続されてホーンの壁を少なくとも部分的に形成し、例えば金属シート又は同様のものから形成される金属表面を備える、複数のアンテナペタルと、
接地平面に形成される励起スロットなどの少なくとも１つの励起開口と、
励起開口を伴わずに又は励起開口の下側に配置される少なくとも１つのアンテナ給電部と
を備えるアンテナ構造体を備え、
端部のそれぞれは、前記少なくとも１つの励起開口のうちの１つの１つの縁部と導電金属接触している、自己接地型アンテナ装置が提供される。
【００７３】
これにより、本発明の第１の態様に関連して前述したと同様の特定の実施形態、特徴、利点、及び、それらの組み合わせを得ることができ使用できる。
【００７４】
端部は、好ましくは、接地平面内の励起開口／スロットのアレイの各縁部に接続される１つのペタルが存在するように配置され、それにより、各開口／スロットは、いわゆるＴＥＭホーンアンテナの励起と同様に２つの隣り合うペタル間を伝播する波を励起し、更には、２つの開口／スロット励起ペタルが双極子として励起される２つの湾曲したモノポールアンテナと２つのループアンテナとの広帯域の混合機能を備えるようになっている。
【００７５】
励起開口は、長方形、円形、又は、楕円形に形成されてもよい。
【００７６】
或いは、励起開口が長尺形状を有してもよく、また、中央部は、骨形状或いはＩ又はＨの形状を有するなど、端部よりも狭い。
【００７７】
励起開口がＰＣＢのエッチングされた凹部として形成されてもよく、また、アンテナ給電部がＰＣＢの他の面上に配置される。
【００７８】
アンテナ給電部は、好ましくは、励起開口の境界内へと突出する端部を有する少なくとも１つのマイクロストリップを備える。
【００７９】
本発明により、その前述の全ての態様では、マルチポートアンテナが提供され、このマルチポートアンテナは、製造及び実装が極めて容易で安価であることに加え、遠距離場関数が略直交するようになるようにアンテナポート間の弱い相互結合も可能にする。特に、アンテナポート間の弱い相互結合を伴うマルチポートアンテナ装置が提供され、このアンテナ装置は、例えば偏波、方向、又は、形状の観点で、遠距離場関数がある意味では直交するようにする。
【００８０】
ここで、直交とは、複合遠距離場関数の内積がアンテナ装置の所望のカバレッジにわたって低いことを意味する。特に、ＵＷＢアンテナ装置も提供され、このＵＷＢアンテナ装置は、製造及び実装が極めて容易で安価であることに加え、ＭＩＭＯ能力を伴う又は伴わない無線システムの無線デバイスのための測定システム、特に、結合が弱い、特に結合が全くない、又は、少なくともそれらの間に可能な限り低い結合を伴う、及び、直交遠距離場関数を伴う複数のポートを有する大規模ＭＩＭＯのための測定システムにも適している。
【００８１】
本発明の概念は、統計的なマルチパス環境用のＭＩＭＯアンテナシステム、特に大規模ＭＩＭＯアンテナシステムで用いるアンテナ装置に特に有利である。
【００８２】
本発明の利点は、それが製造及び組み立てを容易にするとともに、量産可能な要素にそれらを自動機械により表面上に並べて実装できるようにする形状を与えることによって製造及び組み立てのコストを大幅に低減できるという点である。そのような要素は、それらがプリント回路基板（ＰＣＢ）に実装されるように十分小さければ、表面実装デバイス（ＳＭＤ）と称され得る。技術それ自体は表面実装技術（ＳＭＴ）と呼ばれ、ＰＣＢ上にＳＭＤを実装するために使用される配置機器は一般にピック・アンド・プレース・マシンと呼ばれる。ＳＭＤは、通常、ピック・アンド・プレースマシンに続いて波半田付けマシン又は選択半田付けマシンで半田付けすることによってＰＣＢに固定される。したがって、ＳＭＴ技術を使用すると、大規模ＭＩＭＯアレイの製造コストを、特にそれらが高周波で使用されるときに、大幅に低減することができる。
【００８３】
２つの対向する半体を含むアンテナ装置は、本明細書中ではボウタイと呼ばれ、それぞれの半体がペタルと称される。しかしながら、各半体は、ハーフボウタイアンテナ素子として別々に使用することもできる。より一般的には、２つの完全ボウタイアンテナ装置は、前述した文献である国際公開第２０１４／０６２１１２号パンフレット及びＨ．Ｒａｚａ，Ａ．Ｈｕｓｓａｉｎ，Ｊ．Ｙａｎｇ  ａｎｄ  Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｍｐａｃｔ  ４−ｐｏｒｔ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｓｅｌｆ−ｇｒｏｕｎｄｅｄ  Ｂｏｗｔｉｅ  Ａｎｔｅｎｎａ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．，ｐｐ．１−７，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０１４に記載されるような二重偏波ボウタイ装置を形成するために互いに直交して実装され、前記文献は参照によりその全体が本願に組み入れられる。
【００８４】
したがって、二重偏波ボウタイは４つのペタルを有し、そのペタルの対向する対のそれぞれは、二重偏波２ポートアンテナを形成するために作動励起され得る。
【００８５】
本発明に係るアンテナ装置は、フェーズドアレイ及びＭＩＭＯアレイの両方で使用され得る。
【００８６】
以下、添付図面を参照して本発明を非限定的な態様で更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】直線偏波ボウタイアンテナに対応する２つのアンテナペタルを備える本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図１Ａ】は、同様に直線偏波ボウタイアンテナに対応する２つのアンテナペタルを備える図１の実施形態に代わるアンテナ装置の斜視図である。
【図２】二重偏波ボウタイアンテナに対応する第２の実施形態に係る４つのアンテナペタルを伴うアンテナ装置の斜視図である。
【図３】４つの二重偏波ボウタイアンテナ素子の直線アレイを備えるアンテナ装置の第３の実施形態の斜視図である。
【図４】４つの二重偏波ボウタイアンテナ素子、すなわち、４つの二重偏波ボウタイの２×２平面アレイを備えるアンテナ装置の第４の実施形態の斜視図である。
【図５】１６個の二重偏波ボウタイの４×４平面アレイを備えるアンテナ装置の第５の実施形態の図である。
【図６Ａ】高周波における１つの実施形態に係るＰＣＢに実装される二重偏波ボウタイアンテナ構造体の中心部の実装を示す概略斜視図である。
【図６Ｂ】より低い周波数におけるより大きなボウタイアンテナの別の中心部実装の概略斜視図である。
【図７Ａ】別のアンテナ装置のためのスロットが設けられた別のアンテナ素子のペタルの概略斜視図である。
【図７Ｂ】他の別のアンテナ装置のための波形を備えた別のアンテナ素子のペタルの概略斜視図である。
【図７Ｃ】別のアンテナ装置のための円形平坦実装部を上端に伴う湾曲ペタル形状を有するアンテナ素子のペタルの概略斜視図である。
【図７Ｄ】別のアンテナ装置のための平坦実装部を上端に伴わない湾曲ペタル形状を有する別のアンテナ素子のペタルの概略斜視図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る図７Ａと同様のスロットを伴うペタルを備える二重偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る直線アレイを成して配置される図７Ａと同様のスロットを伴うペタルを備える二重偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係る図４と同様の２×２平面アレイを成して配置される図７Ａと同様のスロットを伴うペタルを備える二重偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態に係る図５と同様の４×４平面アレイを成して配置される図７Ａと同様のスロットを伴うペタルを備える二重偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態に係るスロットを伴わずに２つのアンテナポートを伴うペタルを備えるアンテナ単一直線偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係るスロットを伴わない二重偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図１４】本発明の第１２の実施形態に係る図７Ａと同様のスロットを伴うペタルを備える単一直線偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図１５】本発明の第１３の実施形態に係る図７Ａと同様のスロットを伴うペタルを備える二重偏波ボウタイアンテナ素子の斜視図である。
【図１６】本発明の第１４の実施形態に係る図７Ａ及び図７Ｂと同様の波形及びスロットを伴うペタルを備える単一直線偏波ボウタイアンテナの斜視図である。
【図１７】本発明の第１５の実施形態に係る図７Ａと同様のスロット及び壁を伴うペタルを備える二重偏波ボウタイアンテナの斜視図である。
【図１８】本発明の第１６の実施形態に係る図７Ａ及び図７Ｂと同様の波形及びスロットを伴うペタルを備える単一直線偏波ボウタイアンテナの斜視図である。
【図１９】本発明の第１７の実施形態に係る図１７と同様の壁及びスロットを伴うペタルを備える単一直線偏波ボウタイアンテナの斜視図である。
【図２０】それが直線偏波ボウタイアンテナに対応するがスロット給電に適合される２つのアンテナペタルも備えるという点で図１と同様である別の第１８の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２０Ａ】図２０と同様であるが異なるスロット形状を有するアンテナ装置の簡略斜視図である。
【図２０Ｂ】図２０と同様であるが更なる他のスロット形状を有するアンテナ装置の簡略斜視図である。
【図２０Ｃ】接地平面にエッチングされたスロットを伴う基板を上方から見た概略斜視図である。
【図２０Ｄ】図１Ｅのスロットを伴う基板、及び、基板の下側に配置されたマイクロストリップラインの簡略断面図である。
【図２１】それが４つのアンテナペタルを備えるがスロット給電に適合される二重偏波ボウタイアンテナ素子も備えるという点で図８と同様である別の第１９の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２１Ａ】接地平面にエッチングされたスロットを伴う基板、及び、励起のために基板の下側に配置されたマイクロストリップラインの下方から見た概略図である。
【図２１Ｂ】別の実施形態に係る励起のために基板の下側に配置されたマイクロストリップラインに給電する接地平面にエッチングされたスロットを伴う基板の下方から見た概略図である。
【図２２Ａ】図１に示されるアンテナペタルと同様のアンテナペタル素子の折り曲げ前又は屈曲前の平面図である。
【図２２Ｂ】図１に示されるアンテナペタルに類似するが形状が僅かに変更されたアンテナペタル素子の折り曲げ前又は屈曲前の平面図である。
【図２２Ｃ】図７Ａに示されるアンテナペタルと略同様のアンテナペタル素子の折り曲げ前又は屈曲前の平面図である。
【図２２Ｄ】スロットを伴う別のアンテナペタル素子の折り曲げ前又は屈曲前の平面図である。
【図２２Ｅ】スロットを伴う他の別のアンテナペタル素子の折り曲げ前又は屈曲前の平面図である。
【図２２Ｆ】エッジスロット又は切欠きを伴う更に他の別のアンテナペタル素子の折り曲げ前又は屈曲前の平面図である。
【図２２Ｇ】内部スロットとエッジスロットとを備える更に他の別のアンテナペタル素子の折り曲げ前又は屈曲前の平面図である。
【図２３Ａ】更なる他の別のアンテナペタル素子の屈曲前の金属シートの平面図である。
【図２３Ｂ】更なる他の別のアンテナペタル素子の同じ金属シートの屈曲状態の断面図である。
【図２４Ａ】更なる他の別のアンテナペタル素子を示し、金属シートの屈曲前の平面図である。
【図２４Ｂ】更なる他の別のアンテナペタル素子を示し、同じ金属シートの屈曲状態の断面図である。
【図２４Ｃ】更なる他の別のアンテナペタル素子を示し、同じ金属シートの屈曲状態の斜視図である。
【図２５Ａ】他の実施形態に係るアンテナの断面図を示す。
【図２５Ｂ】前記アンテナを形成するためのアンテナペタルユニットを斜視図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
図１は本発明に係るボウタイアンテナ装置１０の第１の実施形態を示し、ボウタイアンテナ装置１０は、２つのアーム部分を形成する導電材料からなる２つのアンテナペタル１を備える１つのボウタイ構造体１１を備え、２つのアーム部分は、アンテナポートを形成するための金属接地平面又はＰＣＢ（プリント回路基板）９の前面、図１では上面の位置で、例えば中心で、該アーム部分の端部又は末端部６が互いの方を向くように配置される。末端部６には、ここでは、金属接地平面又はＰＣＢ９の裏（下）面に位置される同軸ライン又はマイクロストリップライン又は回路（図示せず）に接続される導電要素、例えば導電ワイヤ又はピン１２の半田付けのための穴又は開口７が設けられる。
【００８９】
ボウタイアンテナ装置１０は２つの対向する半体を備え、これらの半体は、２つの中心に位置される給電ポイントから別々に給電される。２つの給電ポイントは、２つの別個のポートとして独立に使用され得るが、１つのポートとして差動給電も可能である。後者の場合には、２つの平衡給電ポイントからシングルエンドポートへの移行を行なうために、いわゆるバランが設けられてもよい。このとき、後者は、通常、単一の同軸ケーブル又はマイクロストリップラインである。また、バランは、１８０°ハイブリッドと呼ばれる別個の回路として実現することもできる。そのような場合、バラン又は１８０°回路は、ＰＣＢの裏面で又はそれがボウタイアンテナ装置自体の性能と相互作用しないＰＣＢの前面の一部で実現されなければならない。
【００９０】
１つの実施形態において、２つのポートは、金属接地平面又はＰＣＢ９の裏面で前述したような１８０°ハイブリッド（図示せず）によって実現されるバランによって組み合わされる。このとき、２つのポートを差動励起することができ、そのため、アンテナ装置１０は単一の直線偏波を伴う１ポートアンテナを形成する。
【００９１】
別の実施形態（図示せず）において、バランは、金属接地平面又はＰＣＢ９の前面に設けられてもよい。
【００９２】
アンテナペタルは、好ましくは、互いに対して角度を成して配置される連続的に又は別個に湾曲又は屈曲される直線部分である。図１に示される実施形態において、各アンテナペタル１は、金属接地平面又はＰＣＢ９の前面又は上面に対して例えば半田付けによって、螺着によって、又は、ポップリベットによる締結によって接続するようになっている第１の平坦な接続部２と、第１の接続部２が延在する平面と例えば７０°〜１２０°、特に８０°〜１１０°の角度を成すが代わりに任意の他の適した角度を成す第１の壁部３と、前記第１の平坦な接続部２の延在面と第２の角度を成すように配置される第２の壁部４と前記第１の壁部３とを相互接続する好ましくは平坦な中間実装部５とを備える。前記第２の角度は、第２の壁が例えば接地平面又はＰＣＢ９の平面に対してより傾いた、あまり急勾配ではない態様で配置されるように、例えば７０°〜１２０°、特に８０°〜１１０°であってもよいが、代わりに任意の他の適した角度、特に第１の角度よりも小さい角度であってもよい。第２の壁部４は、それが中間実装部５に接続する又は中間実装部５へと変わるその端部とは反対側の端部で、第１の接続部と同じ平面内に配置される第２の接続末端部６に接続する又は第２の接続末端部６へと変わり、第２の接続末端部６は、給電ポートに接続するための接続ピン１２を受けるようになっている穴又は開口７を備える。第２の接続末端部６は、好ましくは、開口７を取り囲む小さい平坦な円形部を備える。
【００９３】
ＰＣＢ表面９の金属層は、第２の接続末端部６又はそれぞれの第２の接続末端部６の下側に位置される穴を備えてもよく、それにより、接続末端部は、ＰＣＢの誘電体基板上に直接に置かれ、その結果、ＰＣＢの上側金属面から分離される。この分離は、他の方法で、例えばＰＣＢ上の誘電体シートによって達成することもできる。
【００９４】
ペタル１の形状に起因して、ＳＭＴ（表面実装技術）を用いた表面実装を可能にするボウタイアンテナ構造体１１がもたらされる。特に、第１の平坦続部２が平坦であることに起因して、ペタルを容易に持ち上げることができるため、表面実装が容易になる。また、ピック・アンド・プレース・マシンとも呼ばれる、いわゆる配置マシンを使用して、多数のペタル１をＰＣＢ上又は金属接地平面上に実装することもできる。更に、ペタルの形状に起因して、薄い金属プレート板から打ち抜いて加圧成形することによってペタルを大量生産により費用効果が高い方法で容易に製造することができる。また、ペタルは従来のＰＣＢ技術に適合できる。好ましくは、ペタルが一体に形成される。更にまた、ペタルは、任意の適切な方法で、例えば半田付けによって導電接地平面に取り付けられる。
【００９５】
したがって、本発明の概念により、異なる種類のボウタイアンテナ装置の大量生産が可能となり、これは極めて有利である。特に、１つ以上のペタルは、好ましくは少なくとも部分的に平らである第１の平坦な接続部２に起因して持ち上げることができるとともに、金属製の接地平面上又はＰＣＢ上に取り付ける又は半田付けすることができ、その後、炉内で焼くことができる。
【００９６】
アンテナペタルなどの素子の拾い上げ及び配置は、それ自体知られるピック・アンド・プレース装置によって行なうことができる。好ましくは、導波路要素がテープ上、トレイ上などに設けられ、これらの導波路要素は、ピックアップ装置により、例えば空気圧吸引カップを使用して拾い上げられる。その後、導波路要素が基板上に配置される。基板は、好ましくは、配置された導波路要素を組み立て中に所定位置に維持するための接着面を有する。全ての導波路要素が適切に配置されると、導波路要素と基板との間の接続が固定される。例えば、配置前に半田付けペーストを基板上に配置することができ、この半田付けペーストは、配置された要素を組み立て中に正しい位置に維持するために粘着性があるとともに、例えば赤外線加熱を加えることによって又は炉内での処理によって基板がその後に高温に熱処理されるときに要素を固定する。
【００９７】
異なる数のペタルを異なる方法でＰＣＢ上に配置することができ、また、異なる数のペタルは、例えば異なる数のポート、例えば多くの差動励起されるポート又は多くの独立に励起されるポートを伴う、又は、異なって又は独立して励起されるようになっている、幾つかの実施形態では以下で更に例示されるようにスロット励起によって励起されるようになっているポートを伴うアンテナ配置をもたらすことができる。
【００９８】
ボウタイアンテナ装置は、一般的には、動作の最低周波数で一般に半波長よりも大きい表面領域を占める。したがって、ＰＣＢ実装は、波長がＰＣＢの幅よりも小さく、好ましくはＰＣＢの幅よりもかなり小さいときに、すなわち、高周波で最も適している。それでも、より低い周波数で同じ表面実装アンテナ装置を使用することもでき、より低い周波数では、アンテナ装置を他の手段によって表面に容易に実装して例えばポップリベットを使用して固定することができる。ポップリベットは、通常のネジよりも速く使用する必要がある。
【００９９】
アンテナ装置が実装される表面は、アンテナのための接地平面として機能する。
【０１００】
したがって、異なる数のポート、異なる所望の方法で励起されるポートを有し、異なる特性を有するとともに、異なる用途に適した異なるアンテナ装置を、例えば５Ｇ通信システムのための大規模ＭＩＭＯアレイ内の要素として、しかし、勿論、他の実施のためにも容易に製造することが可能になる。
【０１０１】
本発明に係るボウタイアンテナ装置は、広い帯域幅、例えば最大でオクターブ帯域幅又はそれ以上の帯域幅を有する。
【０１０２】
特定の実施形態において、ＰＣＢは、マイクロストリップライン（図示せず）を有する回路基板を備える。例えば同軸コネクタを備えるポートを任意の所望の方法でＰＣＢ９の裏面、前面、又は、側縁に取り付けることができる。また、ボウタイアンテナ装置を同じＰＣＢ上に集積回路と共に実装することができ、それにより、例えば５Ｇ用の基地局で用いる大規模ＭＩＭＯアレイを伴う完全な送信／受信デバイスがもたらされる。
【０１０３】
ボウタイアンテナ素子は、動作の最低周波数で一般に波長の約半分である最大サイズを有する。したがって、アンテナサイズは、一般に、最低周波数が１．５ＧＨｚのときには１０ｃｍであり、最低周波数が１５ＧＨｚのときには１ｃｍであり、３０ＧＨｚでは０．５ｃｍ、６０ＧＨｚでは０．２５ｃｍである。
【０１０４】
図示の実施形態において、第２の接続末端部６は互いの方へ向けられて、互いに僅かな距離だけ離間されており、ＭＩＭＯシステムにとって極めて有利な非常に弱いポート間結合をもたらす。そのため、アンテナ素子及び中心部は互いに非常に近接して位置されるが、特定の実施形態では０．４−１６ＧＨｚの範囲にわたって０．１未満でさえポート間の非常に低い相関が得られ、これは極めて良好な性能である。特に、装置が主に金属片によって形成されるという事実に起因して、抵抗損が非常に低い。
【０１０５】
図１Ａは、図１の実施形態に類似するが、アンテナペタル１“を接地平面又はＰＣＢ９”に接続するためにネジ、ポップリベット１６又は同様のものが使用される実施形態を示し、これはより低い周波数において特に有利であるが、他の実施においても有利である。しかしながら、依然として、中心導電ピン１２”に関しては、半田付けが実施されるべきである。他の点においては、機能が図１に関連して説明した機能と同様であり、図示の要素に関して同じ参照番号が使用され、したがって、ここではこれ以上説明しない。
【０１０６】
図２は、４つのアンテナペタル１を備えるボウタイ構造体１１１を備える本発明に係るボウタイアンテナ装置２０の第２の実施形態を示し、各アンテナペタル１は、図１に関連して説明したアームを形成する導電材料から形成されている。同様の要素は、図１と同じ参照番号を有しており、したがって、ここではこれ以上説明しない。導電ワイヤ又はピン１２，１２のための穴又は開口を備える末端部６は、図１に関連して説明したように、前記導電ピン１２，１２を介して、金属接地平面又はＰＣＢ９の中心部の裏面に位置されるマイクロストリップライン及び回路に接続される。薄い誘電体部８１が例えば第２の接続末端部６の下方に位置されてもよい。特定の実施形態では、４つのポートが独立に励起される。他の実施形態において、４つのポートは、例えば金属接地平面又はＰＣＢ９の裏面に配置される２つの１８０°ハイブリッド（図示せず）により実現される２つのバランによって組み合わされる。このとき、２つの水平偏波ポートは、２つの垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１つのポート及び垂直偏波用の１つのポートを伴う２ポートアンテナがもたらされる。
【０１０７】
更に別の実施形態（図示せず）では、バランが金属接地平面又はＰＣＢ９の前面又は上面に設けられてもよい。
【０１０８】
図３は本発明に係るボウタイアンテナ装置３０の第３の実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置３０は、金属接地平面上又はＰＣＢ９２上に直線アレイを成して配置される図２に開示されるような４つのボウタイ構造体１１１を備えるボウタイ構造体１１２を備える。図１及び図２と同じ参照番号を有する同様の要素は、図１及び２に関連して既に論じられているため、ここではこれ以上説明しない。
【０１０９】
特定の実施形態では、１６個のポートが独立に励起される。
【０１１０】
他の実施形態において、１６個のポートは、例えば前述のように金属接地平面又はＰＣＢ９２の裏面に配置される１８０°ハイブリッド（図示せず）によって実現される８個のバランにより組み合わされる。このとき、水平偏波ポートは、垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の４個のポート及び垂直偏波用の４個のポートを伴う４個の２ポートボウタイアンテナがもたらされる。そのような実施は、例えば、８ポートの大規模ＭＩＭＯ基地局のために使用されてもよい。しかしながら、それを他の用途のために有利に使用できることは明らかである。
【０１１１】
更なる別の実施形態（図示せず）において、バランは、金属接地平面又はＰＣＢ９２の前面又は上面側に設けられてもよい。
【０１１２】
図４は、本発明に係るボウタイアンテナ装置４０の第４の実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置４０は、金属接地平面上又はＰＣＢ９３上に２×２平面アレイを成して配置される図２に開示されるようなそれぞれが４つのアンテナ素子又はペタルを伴う４つのボウタイ構造体１１１を備えるボウタイ構造体１１３を備える。同様の要素は図１及び図２と同じ参照番号を有しており、また、それらの要素がこれらの図に関連して既に論じられてしまっているため、それらの要素についてはここではこれ以上説明しない。特定の実施形態では、１６個のポートが独立に励起され、一方、他の実施形態において、１６個のポートは、例えば前述のように金属接地平面又はＰＣＢ９３の裏面又は代わりに前面に配置される１８０°ハイブリッド（図示せず）によって実現される８個のバランにより組み合わされる。
【０１１３】
このとき、水平偏波ポートは、垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の４個のポート及び垂直偏波用の４個のポートを伴う４個の２ポートボウタイアンテナがもたらされる。そのような実施は、例えば、８ポート大規模ＭＩＭＯ基地局のために使用されてもよい。しかしながら、それを他の用途のために有利に使用できることは明らかである。
【０１１４】
図５は、本発明に係るボウタイアンテナ装置５０の第５の実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置５０は、金属接地平面上又はＰＣＢ９４上に４×４平面アレイを成して配置される図２に開示されるようなそれぞれが４つのアンテナ素子又はペタルを伴う１６個のボウタイ構造体１１１を備えるボウタイ構造体１１４を備える。同様の要素は、図１及び図２の場合と同じ参照番号を有しており、したがって、ここではこれ以上説明しない。特定の実施形態では、６４個のポートが独立に励起され、一方、他の実施形態において、６４個のポートは、例えば前述のように金属接地平面又はＰＣＢ９４の裏面又は代わりに前面に配置される１８０°ハイブリッド（図示せず）によって実現される３２個のバランにより組み合わされる。このとき、水平偏波ポートは、垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１６個のポート及び垂直偏波用の１６個のポートを伴う３２個の２ポートボウタイアンテナがもたらされる。そのような実施は、例えば、３２ポート大規模ＭＩＭＯ基地局のために使用されてもよい。しかしながら、それを他の用途のために有利に使用できることは明らかである。
【０１１５】
図６Ａは、第２の壁部４の部分をより詳細に示す、ＰＣＢの中心部上の薄い誘電体膜上に配置されるボウタイ構造体１１１の中心部の概略図であり、第２の壁部４の第１の端部は、それぞれの中間実装部５（図示せず；例えば図１参照）に接続している又はそれぞれの中間実装部５へと変わっており、第２の壁部４の第２の反対側の端部は、第２の接続末端部６に接続している又は第２の接続末端部６へと変わっている。それぞれの第２の接続末端部６は、前述したように導電ピン１２を半田付けするようになっているそれぞれの穴７を備える。第２の接続末端部６の小さい平坦な円形部は、ここでは例えばＰＣＢの金属表面にエッチングされた穴又は開口８１内に位置され、それにより、末端部が接地平面自体から分離されるようにその基板上に直接に置かれる。或いは、接続末端部を導電接地平面から離間させて分離するために、例えばＰＣＢの中心部（図６Ａに示されない）に配置される薄い誘電体膜部８１を使用することができる。そのような実施形態は、高周波及び小さいボウタイにおいて特に有利である。
【０１１６】
図６Ｂは、第２の壁部４の部分を示す、例えばＰＣＢの中心部に設けられる例えばテフロン（商標）を備える厚い誘電体プラグ８’上に配置されるボウタイ構造体１１Ａ１の中心部の概略図であり、第２の壁部４の第１の端部は、それぞれの中間実装部５（図示せず；例えば図１参照）に接続している又はそれぞれの中間実装部５へと変わっており、第２の壁部４の第２の反対側の端部は、第２の接続末端部６に接続している又は第２の接続末端部６へと変わっている。それぞれの第２の接続末端部６’は、前述したように接続ピン１２’を受けるようになっているそれぞれの穴７’を備える。したがって、第２の接続末端部６’の小さい平坦な円形部が誘電体プラグ８’上に配置され、この誘電体プラグ８’は、ボウタイ構造体１１Ａｉのための付加的な又は強化された機械的支持を与えるという目的を果たすと同時に、接地平面へ向けた分離をもたらす。そのような実施形態はより低い周波数において有利である。これは、より低い周波数においては、一般に、より大きく且つより重いボウタイ構造体が必要とされるからである。
【０１１７】
図７Ａ〜図７Ｄには、アンテナペタルの幾つかの実施形態が示され、これらの実施形態では、アンテナペタルが折り曲げられた屈曲形状で示される。以下の図２２Ａ〜２２Ｇでは、アンテナペタル素子とも呼ばれる多数のアンテナペタルが、折り曲げられていない状態で、すなわち、実装のために成形される前の状態で示される。打ち抜き等、及び、最終形状への折り曲げ又は屈曲は、異なるステップで又は１つの同じステップで行なわれてもよい。
【０１１８】
したがって、図７Ａは、アーム部分を形成する導電材料から形成されるボウタイアンテナペタル１Ａの一実施形態を示す。ペタル１Ａは、例えば図１のペタル１に類似する金属接地平面又はＰＣＢの前面又は上面に接続するようになっている第１の平坦な接続部２Ａを備える。ペタル１Ａは、第１の壁部３Ａと、第１の接続部２Ａが延在する平面と角度を成す第２の壁部４Ａと、前記第１の平坦な接続部２Ａの延在部と第２の角度を成すように配置される第２の壁部４Ａと前記第１の壁部３Ａとを相互接続する好ましくは平坦な中間実装部５Ａとを備える。第１の平坦な接続部２Ａは、スロット１５によって離間される２つの脚部分２Ａ’を備え、また、第１の壁部３Ａの下部も、スロット１５によって離間される２つの脚部分３Ａ’を備え、この場合、第１の壁部３Ａ及び第１の平坦な接続部２Ａのそれぞれの脚部分は、同一場所に配置されるとともに、第１の平坦な接続部２Ａが第１の壁部３Ａへと変わる領域内で同じ幅を有する。他の点において、ペタル１Ａは、図１に関連して説明したペタル１と同様であり、また、第２の壁部４Ａは、それが中間実装部５Ａに接続する又は中間実装部５Ａへと変わる端部と反対側のその端部で、第１の接続部と同じ平面内に配置されるとともにペタルを接地平面よりも下側の回路に接続するために接地平面の穴を通り抜ける導電ワイヤ又はピンを半田付けするようになっている穴７Ａを備える第２の接続末端部６Ａに接続する又は第２の接続末端部６Ａへと変わる。この実施形態でも、第２の接続末端部６Ａは、好ましくは、開口７Ａを取り囲む小さい平坦な円形部を備える。
【０１１９】
スロット１５の目的は、ポートにおける反射の尺度である埋め込み入力反射係数Ｓ１１の｜Ｓ１１｜を減少させることにより帯域幅を高めることによって性能を向上させることである。スロットを有するアンテナ素子の別の実施形態が以下の図２２Ｃ〜図２２Ｇに示される。
【０１２０】
図７Ｂは、アーム部分を形成する導電材料から形成されるアンテナペタル１Ｂの別の実施形態を示す。ペタル１Ｂは、例えば図１のペタル１のように金属接地平面又はＰＣＢの上端又は上面に接続するようになっている第１の平坦な接続部２Ｂを備える。ペタル１Ｂは、第１の接続部２Ｂが延在する平面と角度を成す第１の壁部３Ｂと、前記第１の平坦な接続部２Ｂの延在部と第２の角度を成すように配置される第２の壁部４Ｂと前記第１の壁部３Ｂとを相互接続する好ましくは平坦な中間実装部５Ｂとを更に備える。第１の平坦な接続部２Ｂは、第１の壁部３Ｂと略平行に延在するとともに実質的に同じ高さを有する又は幾分更に高い或いは更には低い壁部２１に接続する又は壁部２１へと変わる。そのため、前記壁部２１と前記第１の壁部３Ｂとによって溝が形成される。他の点において、ペタル１Ｂは、図１に関連して説明したペタル１と同様であり、また、第２の壁部４Ｂは、それが中間実装部５Ａに接続する又は中間実装部５Ａへと変わる端部と反対側のその端部で、第１の接続部と同じ平面内に配置されるとともに接地平面の裏面の回路に接続するワイヤ又はピンを半田付けするようになっている穴７Ｂを備える第２の接続末端部６Ａに接続する又は第２の接続末端部６Ａへと変わる。この実施形態でも、第２の接続末端部６Ｂは、好ましくは、開口７Ｂを取り囲む小さい平坦な円形部を備える。
【０１２１】
壁２１の目的は、｜Ｓｎ｜を減少させてアンテナポート間の相互結合を低減することによって性能を向上させ、放射パターンを改善するとともに、所望の周波数帯域にわたって一定の利得及びビーム幅を与えることである。
【０１２２】
図７Ｃは、アーム部分を形成する導電材料から形成されるアンテナペタル１Ａ１の他の別の実施形態を示す。ペタル１Ａ１は、図７Ａのペタル１Ａに類似する金属接地平面又はＰＣＢの前面又は上面に接続するようになっている２つの脚部分２Ａ’，２Ａ’を備える第１の平坦な接続部２Ａを備える。
【０１２３】
そのため、ペタル１Ａ１は、第１の壁部３Ａ１、第１の接続部２Ａが延在する平面と角度を成す第２の壁部４Ａ１、及び、中間実装部５Ａ１も備える。ここで、中間実装部５Ａ１は、円形の平坦な実装部５Ａ１’を有する僅かに湾曲した又は丸みを帯びた部分を例えば上端に備えるとともに、前記第１の平坦な接続部脚部分２Ａ’の延在部と第２の角度を成すように配置される第２の壁部４Ａ１と前記第１の壁部３Ａｉとを相互に接続する。第１の平坦な接続部脚部分２Ａ’は、スロット１５によって離間され、また、図７Ａに関連して同様に説明した第１の壁部３Ａ１の下部も、スロット１５によって離間される２つの脚部分を備え、この場合、第１の壁部３Ａ１及び第１の平坦な接続部２Ａ１のそれぞれの脚部分は、同一場所に配置されるとともに、第１の平坦な接続部が第１の壁部３Ａ１へと変わる領域内で同じ幅を有する。この態様及び他の態様において、図７Ｃに示される実施形態は、図７Ａに関連して説明した実施形態と同様であるので、ここではこれ以上説明しない。例えば円形又は任意の他の適した形状の上端平坦部を備えるアンテナペタル１Ａ１、及び、更なる他の実施形態で前述した湾曲状の又は丸みを帯びた中間部分５Ａ１は、例えば図７Ｂと同様の壁部分及び溝と組み合わせることができ、或いは、以下の図１８と同様の延在壁部分と組み合わせることができ、例えば図１、図２２Ａ、図２２Ｂと同様にスロットを何ら伴わず、例えば図２２Ｃ−図２２Ｇと同様に他のスロットを伴い、及び／又は、図１と同様にネジ又はポップリベットによって接地平面又はＰＣＢに取り付くようになっていることは明らかなはずである。多くの変形例が想定し得る。
【０１２４】
図７Ｄは、アーム部分を形成する導電材料から形成されるアンテナペタル１Ａ２の更なる他の別の実施形態を示す。ペタル１Ａ２は、図７Ａのペタル１Ａに類似する金属接地平面又はＰＣＢの前面又は上面に接続するようになっている２つの脚部分２Ａ’を備える第１の平坦な接続部２Ａを備える。また、ペタル１Ａ２は、第１の壁部３Ａ２、第１の接続部２Ａが延在する平面と角度を成す第２の壁部４Ａ２、及び、中間実装部５Ａ２も備える。ここで、中間実装部５Ａ２は、平坦な実装部分を何ら伴わない湾曲したペタル形状を備えるとともに、前記第１の平坦な接続部脚部分２Ａ’の延在部と第２の角度を成すように配置される第２の壁部４Ａ２と前記第１の壁部３Ａ２とを相互に接続する。第１の平坦な接続部脚部分２Ａ’は、第１の壁部３Ａ１の下部にように、この実施形態でもスロット１５によって離間され、第１の壁部３Ａ１の下部は、同様に図７Ａに関連して説明したように、スロット１５によって離間される２つの脚部分を備え、この場合、第１の壁部３Ａ２及び第１の平坦な接続部２Ａ２のそれぞれの脚部分は、同一場所に配置されるとともに、第１の平坦な接続部が第１の壁部３Ａ２へと変わる領域内で同じ幅を有する。この態様及び他の態様において、図７Ｄに示される実施形態は、図７Ａに関連して説明した実施形態と同様であるので、ここではこれ以上説明しない。更なる他の実施形態では図７Ｄに示されるように湾曲状の又は丸みを帯びた中間部分５Ａ２を備えるアンテナペタル１Ａ２は、例えば図７Ｂと同様の壁部分及び溝と組み合わせることができ、或いは、以下の図１８と同様の延在壁部分と組み合わせることができ、例えば図１、図２２Ａ、図２２Ｂと同様にスロットを何ら伴わず、例えば図２２Ｃ−図２２Ｇと同様に他のスロットを伴い、及び／又は、図１と同様にネジ又はポップリベットによって接地平面又はＰＣＢに取り付くようになっていることは明らかなはずである。多くの変形例が想定し得る。
【０１２５】
図８は、図２の実施形態と同様のアンテナ装置６０の実施形態を示しているが、ボウタイアンテナ素子が図７Ａと同様のペタル１Ａを備えるという差異を伴う。このように、ボウタイアンテナ装置６０は、４つのアンテナペタル１Ａを備えるボウタイ構造体１１Ａ１を備え、各アンテナペタル１Ａは、図１に関連して説明したようなアーム部分を形成する導電材料から形成される。同様の要素は、図７Ａ及び図１と同じ参照番号を有しているが、「Ａ」の参照符号が付され、したがって、ここではこれ以上説明しない。
【０１２６】
ワイヤ又はピン１２を半田付けするための穴又は開口を備える末端部６Ａは、同様に図１に関連して説明したように、金属接地平面又はＰＣＢ９Ａの裏（又は前）面に位置される同軸ライン又はマイクロストリップライン又は回路に接続してもよい。特定の実施形態では、４つのポートが独立に励起される。他の実施形態において、４つのポートは、例えば金属接地平面又はＰＣＢ９Ａの裏（又は前）面に配置される２つの１８０°ハイブリッド（図示せず）により実現される２つのバランによって組み合わされる。このとき、２つの水平偏波ポートは、２つの垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１つのポート及び垂直偏波用の１つのポートを伴う２ポートアンテナがもたらされる。
【０１２７】
図９は本発明に係るボウタイアンテナ装置７０の一実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置７０は、金属接地平面上又はＰＣＢ９５上に直線アレイを成して配置される図８に開示されるようなそれぞれが４つのアンテナペタル１Ａを備える５つのボウタイ構造体１１Ａ１を備えるボウタイ構造体１１５を備える。同様の要素は、図８と同じ参照番号を有しており、したがって、ここではこれ以上説明しない。特定の実施形態では、１６個のポートが独立に励起される。他の実施形態において、２０個のポートは、例えば前述のように金属接地平面又はＰＣＢ９５の裏（又は前）面に配置される１８０°ハイブリッド（図示せず）によって実現される１０個のバランにより組み合わされる。このとき、水平偏波ポートは、垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の４個のポート及び垂直偏波用の４個のポートを伴う４個の２ポートボウタイアンテナがもたらされる。そのような実施は、例えば、Ｓポート大規模ＭＩＭＯ基地局のために有利に使用されてもよい。しかしながら、それを他の用途のために有利に使用できることは明らかである。
【０１２８】
図１０はボウタイアンテナ装置８０を示し、このボウタイアンテナ装置８０は、金属接地平面上又はＰＣＢ９６上に２×２平面アレイを成して配置される図７Ａに開示されるようなそれぞれが４つのアンテナペタル１Ａを備える４つのボウタイ構造体１１Ａ１を備えるボウタイ構造体１１６を備える。同様の要素は、図８と同じ参照番号を有しており、したがって、ここではこれ以上説明しない。特定の実施形態では、１６個のポートが独立に励起され、或いは、他の実施形態において、１６個のポートは、例えば前述のように金属接地平面又はＰＣＢ９６の裏（又は上）面に配置される１８０°ハイブリッド（図示せず）によって実現される８個のバランにより組み合わされる。このとき、水平偏波ポートは、垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の４個のポート及び垂直偏波用の４個のポートを伴う４個の２ポートボウタイアンテナがもたらされる。そのようなボウタイアンテナ装置８０は、例えば、Ｓポート大規模ＭＩＭＯ基地局のために使用されてもよい。しかしながら、それを他の用途のために有利に使用できることは明らかである。
【０１２９】
図１１はボウタイアンテナ装置９０の一実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置９０は、金属接地平面上又はＰＣＢ９７上に４×４平面アレイを成して配置される図８に開示されるようなそれぞれが４つのペタル１Ａを備える１６個のボウタイ構造体１１Ａ１を備えるボウタイ構造体１１７を備える。同様の要素は、図８と同じ参照番号を有しており、したがって、ここではこれ以上説明しない。幾つかの実施形態では、６４個のポートが独立に励起され、又は、代わりに、他の実施形態において、６４個のポートは、本出願で先に論じられたように金属接地平面又はＰＣＢ９７の裏（又は前）面に配置される１８０°ハイブリッド（図示せず）によって実現される３２個のバランにより組み合わされる。このとき、水平偏波ポートは、垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１６個のポート及び垂直偏波用の１６個のポートを伴う３２個の２ポートボウタイアンテナがもたらされる。
【０１３０】
水平偏波用の１６個のポートと垂直偏波用の１６個のポートとを有する３２個の２ポートボウタイアンテナを伴う実施は、例えば、３２ポート大規模ＭＩＭＯ基地局のために使用されてもよい。しかしながら、それを他の用途のために有利に使用できることは明らかである。
【０１３１】
図１２は、直線面付きボウタイアンテナ装置１００の実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置１００は、図１に関連して説明したボウタイ構造体と同様のボウタイ構造体１１８を備えるが、ピン及びワイヤが接地平面の穴を通り抜けている場所で機械的強度及び安定性を高めるために図６Ｂに開示されるような厚い誘電体プラグ８’を備え、したがって、より低い周波数での使用、例えばより大きなボウタイ構造体を必要とする３Ｇ又は４Ｇ周波数帯域用の基地局における使用にも適しているという差異を伴う。他の点において、要素及びそれらの機能は、先の実施形態に関連して説明した対応する要素の機能に類似しているため、ここではこれ以上説明しない。
【０１３２】
図１３は、図２に関連して説明した実施形態に類似するが図６Ｂ及び図１２に関連して説明した厚い誘電体プラグ８’を備えるボウタイ構造体１１９を備えるボウタイアンテナ装置１１０の一実施形態を示す。先の図１、図２、及び、図１２に関連して既に説明した要素については、ここではこれ以上説明しない。幾つかの実施形態では、４つのポートが独立に励起され、一方、他の実施形態において、４つのポートは、例えば金属接地平面又はＰＣＢ９９の裏（又は前）面に配置される２つの１８０°ハイブリッド（図示せず）により実現される２つのバランによって組み合わされる。このとき、２つの水平偏波ポートは、２つの垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１つのポート及び垂直偏波用の１つのポートを伴う２ポートアンテナがもたらされる。
【０１３３】
図１４は、図１２に関連して説明したボウタイ構造体に類似するボウタイ構造体１１１０を備えるが２つのアンテナペタル１Ａが図７Ａに関連して説明したようなスロットを含むという差異を伴う直線面付きボウタイアンテナ装置１２０の一実施形態を示す。このアンテナ装置は、図６Ｂに開示されるように機械的強度及び安定性を高める厚い誘電体プラグ８’を備えるため、より低い周波数での使用において、例えばより大きなボウタイ構造体を必要とする３Ｇ及び４Ｇシステムのために基地局において都合が良い。他の点において、要素及びそれらの機能は、図６Ｂ、図７Ａ、図１２の実施形態に関連して説明した対応する要素の機能に類似しているため、ここではこれ以上説明しない。
【０１３４】
図１５は、図２に関連して説明した実施形態に類似するが、図７Ａに関連して説明した４つのアンテナ素子又は４つのペタル１Ａと図６Ｂ及び図１４に関連して説明した厚い誘電体プラグ８’とを備えるボウタイ構造体１１１１を備えるボウタイアンテナ装置１３０の一実施形態を示す。
【０１３５】
先の図１、図２、図６Ｂ、図７Ａ、及び、図１４に関連して既に説明した要素については、ここではこれ以上説明しない。特定の実施形態では、４つのポートが独立に励起され、一方、他の実施形態において、４つのポートは、例えば金属接地平面又はＰＣＢ９１１の裏（又は前）面に配置される２つの１８０°ハイブリッド（図示せず）により実現される２つのバランによって組み合わされる。このとき、２つの水平偏波ポートは、２つの垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１つのポート及び垂直偏波用の１つのポートを伴う２ポートアンテナがもたらされる。ボウタイアンテナ装置１３０は、より大きいボウタイを必要とするより低い周波数に特に適しており、図７Ａに関連して説明したスロットに起因して性能が向上されという点で有利である。
【０１３６】
図１６は直線面付きボウタイアンテナ装置１４０の一実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置１４０は、図１に関連して説明したボウタイ構造体に類似するボウタイ構造体１１１２を備えるが、それが２つのアンテナペタル１Ｃ，１Ｃを備え、図７Ａ及び図７Ｂにも関連して説明したように性能を更に一層向上させるために各アンテナペタルが図７Ａに開示されるようなスロットと図７Ｂに開示されるような壁２１とを備えるという差異を伴う。このボウタイアンテナ装置は、図１に開示されるように末端がその基板上に直接に置かれるようにＰＣＢの金属層に中心穴８を備え、したがって、より高い周波数での使用において、例えば他の記載された実施形態の場合のように最大１００〜１５０ＧＨｚの周波数であっても最も適している。他の点において、要素及びそれらの機能は、先の実施形態に関連して説明した対応する要素の機能に類似しているため、ここではこれ以上説明しない。
【０１３７】
図１７は、図２に関連して説明した実施形態に類似するが、図１６に関連して説明した４つのペタル１Ｃと図１６及び図６Ａに関連して説明した薄い誘電体部分８とを備えるボウタイ構造体１１１３を備えるボウタイアンテナ装置１５０の一実施形態を示す。先の図１、図２、図７Ｂ、及び、図１２に関連して既に説明した要素については、ここではこれ以上説明しない。
【０１３８】
特定の実施形態では、４つのポートが独立に励起され、一方、他の実施形態において、４つのポートは、例えば金属接地平面又はＰＣＢ９１３の裏（又は前）面に配置される２つの１８０°ハイブリッド（図示せず）により実現される２つのバランによって組み合わされる。このとき、２つの水平偏波ポートは、２つの垂直偏波ポートと同様に、差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１つのポート及び垂直偏波用の１つのポートを伴う２ポートアンテナがもたらされる。ボウタイアンテナ装置１５０は、より高い周波数において、例えば排他的ではないが、最大で１００〜１５０ＧＨｚの周波数でさえ有利に使用され得る。
【０１３９】
図１８は直線面付きボウタイアンテナ装置１６０の一実施形態を示し、このボウタイアンテナ装置１６０は、図１６に関連して説明したボウタイ構造体に類似するボウタイ構造体１１１４を備え、この場合、２つのアンテナペタル１Ｄが図７Ａ及び図７Ｂに開示されるようなスロット及び壁の両方を備えるが、壁２１’は、ＰＣＢ９１４のそれぞれの外側縁の全体にわたって延在するように延長され、それにより、図７Ａ及び図７Ｂに関連して説明したように性能が更に一層向上される。このボウタイアンテナ装置は、図１に開示されるような薄い誘電体中心部８を備え、したがって、より高い周波数において、例えば最大で１００〜１５０ＧＨｚの周波数でさえ最も適している。他の点において、要素及びそれらの機能は、先の実施形態に関連して説明した対応する要素の機能に類似しているため、ここではこれ以上説明しない。
【０１４０】
例えば、より低い周波数においては、又は、機械的強度を高めるために、薄い誘電体中心部８の代わりに厚い誘電体プラグ８’を使用できることは明らかなはずである。
【０１４１】
有利な実施形態では、壁２１’が略λ／２に対応する幅を有し、また、壁の高さは実質的にλ／４であり、λは信号波長である。
【０１４２】
図１９は、図１７に関連して説明したボウタイ構造体に類似するボウタイ構造体１１１５を備えるが、壁２１’が図１８に関連して説明したように延長されるという差異を伴うボウタイアンテナ装置１７０の一実施形態を示す。先の図１、図２、図７Ａ、図７Ｂ、及び、図１８に関連して既に説明した要素については、ここではこれ以上説明しない。特定の実施形態では、４つのポートが独立に励起され、一方、他の実施形態において、４つのポートは、例えば金属接地平面又はＰＣＢ９１５の裏（又は前）面に配置される２つの１８０°ハイブリッド（図示せず）により実現される２つのバランによって組み合わされる。このとき、２つの水平偏波ポートは、２つの垂直偏波ポートと同様に、それぞれ差動励起可能であり、そのため、水平偏波用の１つのポート及び垂直偏波用の１つのポートを伴う２ポートアンテナがもたらされる。
【０１４３】
ペタル１Ｄ及び延在壁２１’の使用により、インピーダンス整合特性が優れている。ボウタイアンテナ装置１５０は、より高い周波数において、例えば最大で１００〜１５０ＧＨｚの周波数でさえ、特定の利点を伴って使用され得る。
【０１４４】
また、この実施形態においても、例えばより低い周波数においては又は一般に機械的強度を高めるために、薄い誘電体中心部８の代わりに厚い誘電体プラグ８’を使用できることは明らかなはずである。
【０１４５】
有利な実施形態では、各壁２１が略λ／２に対応する幅を有し、また、壁の高さは実質的にλ／４であり、λは信号波長である。
【０１４６】
前述した実施形態では、アンテナペタルの中心端部がアンテナ給電部に接続される。しかしながら、代わりに、各アンテナペタルの中心端部は、接地平面に導電接続されて、アンテナ給電部の近傍に配置されてもよい。ここで、アンテナ給電部は、スロットなどの励起開口として接地平面に設けられてもよく、また、給電は、例えば、端部がスロットの境界へと突出するマイクロストリップラインを介して、例えば基板の反対側に配置されることによって、直接に又はスロット下方で得られてもよい。これにより、アンテナは、機能的には、いわゆるＴＥＭホーンに似ている。以下、このタイプの幾つかの典型的な実施形態について更に詳しく説明する。
【０１４７】
図２０は、図１Ａの実施形態に類似するが、端部６ｖが接地平面９５に半田付けされるようになっている例えば矩形に形成された足又は任意の他の適した形状の足を備える、第１８の実施形態とも呼ばれるアンテナ装置１０ｖの更なる他の実施を示す。また、第１の平坦な接続部２５は、特に高周波の場合に、接地平面９５上に半田付けされてもよい。或いは、図１Ａに関連して説明したように、第１の平坦な接続部２５が接地平面に接続されてもよい。接地平面９５は、エッチングされた長方形のスロット２１０を備える。接地平面９５は、ＰＣＢ（プリント回路基板）を備えてもよい。
【０１４８】
図示の例では、端部／足はスロット２１０に向かって延在する。しかしながら、端部／足は、スロット２１０から離れるように内側に延在するように折り曲げられてもよく、それにより、端部／足に隣接するアンテナペタルの傾斜面をスロットの近傍に配置することができる。
【０１４９】
スロット２１０は、接地平面又はＰＣＢを伴う基板の下側に配置されるマイクロストリップラインによって励起されてもよい。好ましくは、スロットの長さはλ／４である。
【０１５０】
スロットを使用することにより、スロット励起が可能になり、少なくとも１つの偏波のみが存在する場合には、バランの使用が余計になる。
【０１５１】
スロットは、ここでは、長方形のスロットとして示される。しかしながら、例えば楕円形などの他の長尺な形状も実現可能である。また、励起開口／スロットには、骨形状或いはＩ形状又はＨ形状を有するような端部よりも狭い中央部が設けられてもよい
図２０Ａには、スロット２１０’の代わりの形状が示されており、骨形状のスロットにより、帯域幅が増大され、それによって、より広帯域の装置がもたらされる。
【０１５２】
図２０Ｂには、装置の帯域幅を高めるために、Ｈの形状を有するスロット２１０”が示される。
【０１５３】
端部は、スロットの放射長さに対応する幾分大きい幅を有していてもよい。スロットに近い接地平面に近づく又は接触する端部がスロットの狭い腰幅に本質的に対応する幅寸法を有するような装置が図２０Ｂに示される。
【０１５４】
図２０Ｃは、基板２１１を見ることができるようにスロット２１０がエッチングされる接地平面９５を示す斜視平面図である。基板の下方には、スロット２１０の長手方向延在部に対して垂直に、マイクロストリップライン２１２が設けられ、このマイクロストリップライン２１２は、スロット２１０の幅方向の略中心まで延在し、それにより、スロットの境界内へと突出する。
【０１５５】
図２０Ｄは、図２０Ｃに対応する装置における、スロット２１０を伴う基板２１１、及び、基板２１１の下方に配置されたマイクロストリップ２１２を示す簡略断面図である。
【０１５６】
図２１は、図８に関して説明したものと同様のアンテナ装置を示すが、図２０Ａ−図２０Ｄに関して前述したものと同様のスロット給電装置を伴う。アンテナペタルは、接地平面９ＶＩＩＩに接続される端部／足６５を備える。前述したように、端部／足は、スロット２１０Ｃに向けて延在するように図示されているが、代わりに折り曲げられて、スロットから離れるように方向付けられてもよい。この実施形態では、４つのアンテナペタルが設けられ、その結果、スロットは好ましくは両方向で同じ寸法を有する。スロットは、図に示すように正方形のように形成されてもよいが、丸みを帯びた角を伴う正方形や円形などの他の対称形状を有してもよい。
【０１５７】
図２１Ａは、基板が見えるようにスロット２１０Ｃがエッチングされる接地平面を示す斜視平面図である。基板の下方には、スロット２１０Ｃの長さ及び幅の延在部に対して垂直に、マイクロストリップライン４５Ａ，４５Ｂが設けられ、これらのマイクロストリップライン４５Ａ，４５Ｂは、スロット２１０Ｃの幅方向及び長さ方向の略中心までそれぞれ延在し、それにより、スロットの境界内へと突出する。
【０１５８】
ここで、マイクロストリップ４５Ａ，４５Ｂは、二重偏波をもたらすため、異なる角度から、図示の例のように好ましくは垂直に、スロットの境界内へと延在する。
【０１５９】
或いは、図２１Ｂに示されるように、２つの対向して配置されるマイクロストリップ４５Ａ’、４５”及び４５Ｂ’、４５”をそれぞれ両方向に設け、それによって、より均一な放射パターンをもたらしてもよい。
【０１６０】
図２２Ａ〜図２２Ｇは、折り曲げられていない状態で示される、異なるアンテナペタル形態及びスロット形状を示す。図中の破線は折り曲げ線を示す。
【０１６１】
本発明に係るアンテナペタルは、スロットを伴って又は伴わずに、切り出され又は打ち抜かれ、その後、機械内で折り曲げられる。或いは、切断工程又は打ち抜き工程及び折り曲げ工程又は屈曲工程は、機械内において１つのステップで又は適切な工具を使用して実施されてもよい。
【０１６２】
スロットを何ら伴わない、例えば図１に示されるアンテナペタルの形状と同様の形状を有するアンテナペタル１’、１’’’の例が図２２Ａ及び図２２Ｂに示される。他の点において、図２２Ａのアンテナペタル１’及び図２２Ｂのアンテナペタル１’’’は、図１のアンテナペタルに類似しているため、ここではこれ以上説明せず、同じ参照番号が使用される。
【０１６３】
他の異なるアンテナペタル要素又は形態は、ペタルの縁部に沿って（図２２Ｆ、図２２Ｇ）又は中心部に（図２２Ｃ、図２２Ｄ、図２２Ｅ、図２２Ｇ）スロットを有する。これらの形状は、本発明によってカバーされる想定し得る形態及びスロットの例にすぎない。
【０１６４】
ペタル形態及びスロットは、単一又は二重偏波のボウタイ要素の埋め込み要素パターンが所望の帯域幅にわたって所望のカバレッジ及びインピーダンス整合を得るようにペタル上の現在のトレースを変更するために最適化される。一般に、第２の接続末端部から離れたアンテナペタルの幅広部のスロットは、低周波数での性能に影響を与え、また、第１の接続部に近いスロットは低周波数性能に影響を及ぼす。
【０１６５】
最適化は、通常、カット・アンド・トライ・アプローチによって行なわれるが、より高度な研究では、汎用アルゴリズムを使用する高度な数値最適化によって行なわれ得る。
【０１６６】
特に、図２２Ｃは、図７Ａに示される実施形態と略同様の開放スロット１５Ａ’を有するアンテナペタル１Ａ’を示し、したがって、アンテナペタルの他の部分に関しては同じ参照番号が使用される。
【０１６７】
図２２Ｄは、スロット１５Ａ”が第１の壁部３Ａ”に設けられ、随意的には第１の接続部２Ａ”にも部分的に設けられたアンテナペタル１Ａ”を示す。スロット１５Ａ”は、閉じられるとともに、実質的に、第１の接続部２Ａ”の長手方向延在部と平行な長方形形状を成す。他の要素については、図１と同様の参照番号が使用されるが、二重プライム符号が付される。
【０１６８】
図２２Ｅは、内側中心スロット１５Ｅが第１の壁部３Ｅに設けられるとともに中間実装部５Ｅにも設けられるアンテナペタル１Ｅを示す。スロット１５Ｅは、閉じられて、中心に位置され、歯状又は櫛状である。他の要素については、図１と同様の参照番号が使用されるが、Ｅの添え字が付される。
【０１６９】
図２２Ｆは、外縁スロット１５Ｆ，１５Ｆが例えば第１の壁部３Ｆ、中間実装部５Ｆ、及び、第２の壁部４Ｆの外側の少なくとも一部に沿って設けられるアンテナペタル１Ｆを示す。スロット１５Ｆ，１５Ｆは歯形又は櫛形である。
【０１７０】
他の要素については、図１と同様の参照符号が使用されるが、Ｆの添え字が付される。
【０１７１】
図２２Ｇは、外縁スロット１５Ｇ２，１５Ｇ２が例えば第２の壁部４Ｇ、第１の壁部３Ｇに設けられた内側の閉じられた歯形状の中心スロット１５Ｇ１、及び、中間実装部５０の外側の少なくとも一部に沿って設けられるアンテナペタル１Ｇを示す。他の要素については、図１と同様の参照符号が使用されるが、Ｇの添え字が付される。
【０１７２】
幾つかの実施形態では、アレイ内のアンテナペタル間（アンテナペタルの中心点間）の周期的な距離が約０．５λであるが、この距離が他の値をとってもよく、例えば距離が更に大きくてもよい。接地平面よりも上側の高さは、０．２〜０．５λであってもよいが、無論、これらの値は例示のために単に与えられたにすぎない。幾つかの実施形態では、相対帯域幅が少なくとも１．６である。
【０１７３】
スロットの反対側に配置されるアンテナペタルは、部分的にはホーンの壁を形成する狭い金属接続部によって接続されてもよい。したがって、２つ以上のアンテナペタルは、表面実装技術によって接地平面上に配置できてもよいモノリシックな単一ユニットへと形成されてもよい。
【０１７４】
図２３Ａ及び図２３Ｂには、そのような実施形態が概略的に示される。図２３Ａには、前述したようにスロット給電部を取り囲む２つの対向して配置されたアンテナペタルを形成するべく切断又は成形される金属シートが示される。破線は好ましい屈曲線を示す。図２３Ａには、同じアンテナペタルが屈曲状態で示され、この場合、アンテナペタルはスロット給電部に隣接する傾斜面を形成する。
【０１７５】
図２４Ａ〜図２４Ｃは、スロット給電部の縁の周りに接続されるが４つのアンテナペタルを伴う同様のタイプのアンテナペタルを示す。ここでは、４つのペタルの全てを互いに接続する連続的な接続がスロットの周囲で行なわれてもよい。この実施形態は、前述したように、二重偏波ボウタイアンテナに特に適している。
【０１７６】
前述した幾つかの実施形態に既に示されたように、対向するアンテナペタル間の接続は随意的にである。更に、対向するアンテナペタル間に接続が存在する場合には、この接続を好ましくは非常に狭くすることができる。
【０１７７】
図２５には、スロット給電部の縁とアンテナペタルの斜面との間に非常に狭い又は存在しない距離を有するそのような実施形態が示される。この実施形態において、２つのアンテナペタルは、単一のモノリシックユニットを成して形成され、それらの間に、図２３の実施形態と同様、ホーンの壁を部分的に形成するべく、スロット給電部の縁に沿って延在する接続部を有する。しかしながら、ここでは、アンテナペタルの傾斜壁は、スロット給電部の縁の近傍に配置され或いは更にはスロット給電部と直接に接触して配置される。したがって、アンテナペタルの傾斜壁は、これにより、スロットの縁と直接に接触する。
【０１７８】
アンテナペタルは、金属シートを所望の形状に切断又は成形した後、それを機械加工によって所望の形状に曲げることによって製造され得る。しかしながら、金属シートを所望の形状に成形するために、成形プレス、コイニング等を使用することも可能である。更にまた、射出成形等を用いることも可能である。特に、誘電材料を所望の形状に形成して、その上に金属層を例えば従来のメタライゼーションによって形成することが実現可能である。
【０１７９】
異なるアンテナペタル及びペタルの異なる配置、幾何学的形態、及び、数を使用して組み合わせることにより、異なるボウタイ構造体を任意の所望の態様でもたらすことができるとともに、それらを薄い誘電体部分又は厚い誘電体プラグと組み合わせることにより、意図される用途及び使用周波数に応じて、異なる所望の特性をもたらすことができる。幾つかの実施形態において、スロットを有するペタルは、例えばボウタイ構造体のアレイの外縁に沿ってのみ使用される。
【０１８０】
また、任意のコネクタ、例えば同軸コネクタが設けられて任意の所望の態様で配置されてもよいことも明らかなはずである。
【０１８１】
ポートは、マイクロストリップ伝送ライン及び／又はバランをそれぞれの導電要素１２に接続する中心導体を伴う同軸コネクタを備えてもよく、前記マイクロストリップライン及び／又はバランは、導電接地平面又はＰＣＢの前面又は裏面に配置される。
【０１８２】
適切な電子機器を使用することにより、制御可能な突出部を伴うアンテナアレイがもたらされ、これらのアンテナアレイは、幾つかの用途、特に高周波用途において、例えば大規模ＭＩＭＯ基地局において使用可能である。
【０１８３】
また、アンテナペタルは、例示的な実施形態に明示的に示されている以外の形状を有してもよい。アンテナペタルは、例えば、急速に先細る領域を発端として、対称な態様又は非対称な態様で末端へ向けて先細り、急速に先細る領域の後、それぞれのアーム部分が狭くなった後、末端部に向かって規則的に先細る形状を有する。アンテナペタルの形状を様々な方法で選択して最適化できることは明らかなはずであり、幾つかのの有利な実施形態のみが示される。アーム部分の２つの側縁は、例えば、対称的であるが不規則に先細ってもよく、直線状又は曲線状又は両方の組み合わせである。また、ペタルは、１５でマークされたものよりも多くのスロットをそれらに有してもよく、また、ペタルの他の部分に有してもよい。
【０１８４】
好ましくは、ペタルは、１つ以上のスロット、壁等を伴って又は伴わずに、金属片から切断され又は打ち抜かれた後、所望の形状へと折り曲げられ、屈曲され、又は、プレス加工され、或いは代わりに、１つのステップでプレス加工され又は折り曲げられて打ち抜かれ又は切断され、一体に形成される。ペタルは、その後、例えば、導電接地平面又はＰＣＢに半田付けされる。第１の接続端部２は、これに加えて又は代えて、ネジ又はポップリベットを使用することによって第１の接続端部２を接地平面に固定するための実装穴を有してもよい。
【０１８５】
アンテナ素子は、金属、例えばＣｕ、Ａｌ、又は、類似の特性を有する材料、或いは、合金を備える導電材料から形成されてもよい。
【０１８６】
アンテナ装置の容易で信頼できる実装を可能にするために、望ましい場所ならどこでも、例えばマスト上、壁上、マイクロ基地局などに、異なる実装要素（図示せず）を任意の適切な態様でもたらすことができる。
【０１８７】
導体の幅及び形状が異なっていてもよく、その場合、導体の位置が異なっていてもよく、また、導電ワイヤ及びピンのタイプ及び配置、並びに、ＰＣＢの中心部の金属表面の穴の配置が異なって実施されてもよいことは明らかなはずである。誘電体中心部の形状も、好ましくは円形、正方形、又は、長方形であるが、異なっていてもよく、任意の他の形状、例えば三角形又は六角形などを有してもよい。アンテナ装置は、幾つかの用途では、略半球状のカバレッジを伴う壁アンテナとして壁実装するために使用されてもよい。
【０１８８】
単一のアンテナペタルを備えるアンテナ装置の実施形態もまた本発明の概念によってカバーされる。その後、ペタルの末端部は、同様の態様で、例えば導電ピンを介して、例えば中心部の裏面にある例えばマイクロストリップラインに接続される。同軸コネクタが末端部から離れて位置される外縁に又は他の任意の適切な位置にある他の場所に設けられてもよい。
【０１８９】
他のタイプのコネクタと同様に、他の導体タイプを使用できることは明らかなはずである。
【０１９０】
アンテナ装置は、例えば中心部に導電要素のための別個の開口又は幾つかのペタルに関しては共通の開口を備えて、ＰＣＢ上又は導電接地平面上に実装される多数のアンテナ構造体を備える無指向性アンテナ装置を構成してもよい。
【０１９１】
また、本発明の概念は、例えば３つ又は任意の他の奇数個のアンテナペタルを備えるアンテナ装置をカバーし、この場合、ペタルは、末端部が互いから僅かな距離を隔てて終端するように配置される。導電ピンは、開口を介して末端部を例えばＰＣＢ又は導電接地平面の裏面に位置される導体又は同軸コネクタ（図示せず）と接続する。
【０１９２】
３ポートボウタイアンテナ（すなわち、３つのペタルを有する装置）を用いると、ポート間の特に低い結合が達成され得る。
【０１９３】
したがって、３つのペタルにより、ポート間の結合が低い又は実質的にない例えば壁実装に適した特にコンパクトなアンテナを提供することができる。
【０１９４】
前述したアンテナ装置も両面装置として提供されてもよく、すなわち、例えばマスト又は同様のものに実装するためにそのようなアンテナ装置が背中合わせに配置され、したがって、半球状のカバレッジの代わりに球状のカバレッジがもたらされることは明らかなはずである。
【０１９５】
１つの実施では、複数のアンテナペタルを備えるアンテナ装置が実装要素を介してマスト上に実装されてもよい。コネクタは、例えば、容易にアクセスできるように導電接地平面又はＰＣＢの縁部上に配置されてもよい。
【０１９６】
本発明の特定の利点は、ＭＩＭＯシステム、特に大規模ＭＩＭＯシステムに適するとともに高度に分離される（全てのチャネルが低いレベルを同時に有することを避けるべくチャネルのバリエーションが異なるように）複数のポートを伴うアンテナが提供されるという点である。
【０１９７】
ＭＩＭＯアンテナ、特に５Ｇ用の大規模ＭＩＭＯアレイ内の要素として使用され得る更に非常に小型でコンパクトなアンテナを非常に安価で簡単な自動化態様で形成することができるとともに、アンテナペタルを非常に容易に高速態様で実装できることは特に有益である。更に、非常に高い帯域幅、例えば最大でオクターブの帯域幅又はそれ以上の帯域幅を有するボウタイアンテナ装置が提供されることが最も特別な利点である。
【０１９８】
幾つかの実施形態において、ボウタイアンテナ装置は、最小動作周波数の１／３より小さい寸法を有することができる。また、マルチパスを有する統計的フィールド環境で使用されるときにアンテナポート間の相関が低い、例えば４つのアンテナ素子を伴う装置ではそれらが互いに非常に近接して位置されるが０．４〜１６ＧＨｚにわたって０．１程度の低い相関を有するアンテナ装置が提供されることも利点である。そのような低い相関は、そのポート間で測定される低い相互結合（すなわち、ＳパラメータＳ、一般的には−１０ｄＢより小さい散乱パラメータ）を有するマルチポートアンテナを設計することによって確保され得る。全てのポートを一緒にすることによって、大きな角度のカバレッジ、幾つかの実施態様の場合には例えば３６０°のカバレッジを与えることができ、或いは、全てのポートの受信電圧がいわゆるＭＩＭＯアルゴリズムによってデジタルに組み合わされるときに所望の角度のカバレッジを一緒に与えるようにアンテナ素子を容易に且つ柔軟に配置できることも利点である。そのようなアルゴリズムの一例は最大比合成（ＭＲＣ）である。
【０１９９】
１つの用途では、それが車両への無線通信用のＯＴＡ（Ｏｖｅｒ−Ｔｈｅ−Ａｉｒ）テストシステムで使用され得る放物線状シリンダに給電するために使用される直線アレイを備えてもよい。このとき、円筒形の放物線リフレクタと組み合わされる直線アレイは、車両、例えば自動車を照明する平面波を生成する。
【０２００】
本発明は、例示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内において多くの方法で変更され得る。
【図１】
2018534868.tif 000003
【図１Ａ】
2018534868.tif 000004
【図２】
2018534868.tif 000005
【図３】
2018534868.tif 000006
【図４】
2018534868.tif 000007
【図５】
2018534868.tif 000008
【図６ａ】
2018534868.tif 000009
【図６ｂ】
2018534868.tif 000010
【図７Ａ】
2018534868.tif 000011
【図７Ｂ】
2018534868.tif 000012
【図７Ｃ】
2018534868.tif 000013
【図７Ｄ】
2018534868.tif 000014
【図８】
2018534868.tif 000015
【図９】
2018534868.tif 000016
【図１０】
2018534868.tif 000017
【図１１】
2018534868.tif 000018
【図１２】
2018534868.tif 000019
【図１３】
2018534868.tif 000020
【図１４】
2018534868.tif 000021
【図１５】
2018534868.tif 000022
【図１６】
2018534868.tif 000023
【図１７】
2018534868.tif 000024
【図１８】
2018534868.tif 000025
【図１９】
2018534868.tif 000026
【図２０】
2018534868.tif 000027
【図２０Ａ】
2018534868.tif 000028
【図２０Ｂ】
2018534868.tif 000029
【図２０Ｃ】
2018534868.tif 000030
【図２０Ｄ】
2018534868.tif 000031
【図２１】
2018534868.tif 000032
【図２１Ａ】
2018534868.tif 000033
2018534868.tif 000034
【図２２Ａ】
2018534868.tif 000035
【図２２Ｂ】
2018534868.tif 000036
【図２２Ｃ】
2018534868.tif 000037
【図２２Ｄ】
2018534868.tif 000038
【図２２Ｅ】
2018534868.tif 000039
【図２２Ｆ】
2018534868.tif 000040
【図２２Ｇ】
2018534868.tif 000041
【図２３Ａ】
2018534868.tif 000042
【図２３Ｂ】
2018534868.tif 000043
【図２４Ａ】
2018534868.tif 000044
【図２４Ｂ】
2018534868.tif 000045
【図２４Ｃ】
2018534868.tif 000046
【図２５Ａ】
2018534868.tif 000047
【図２５Ｂ】
2018534868.tif 000048
【国際調査報告】
2018534868.tif 000049
2018534868.tif 000050
2018534868.tif 000051
2018534868.tif 000052