(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板に形成される第１のアンテナユニットであり、オンにされた前記第１のアンテナユニットが第１の偏波方向及び第２の偏波方向の各々を有する信号を受信又は発信することに用いられる、前記第１のアンテナユニットと、
前記誘電体基板に形成される第２のアンテナユニットであり、オンにされた前記第２のアンテナユニットが、前記第１の偏波方向及び前記第２の偏波方向の各々を有する信号を受信又は発信することに用いられる、前記第２のアンテナユニットと、
前記誘電体基板に形成され且つ前記第１のアンテナユニットに近接するように設けられる分離バンドギャップと、
を備え、
前記第１の偏波方向と前記分離バンドギャップとの間に第１の夾角が形成され、且つ前記第１の夾角が０°又は９０°ではなく、
前記第１のアンテナユニットの中心点と前記分離バンドギャップとの間の最短距離は、前記第２のアンテナユニットの中心点と前記分離バンドギャップとの間の最短距離に等しい、デュアル偏波アンテナ。
【請求項２】
前記第２の偏波方向と前記分離バンドギャップとの間に第２の夾角が形成され、且つ前記第２の夾角が０°又は９０°ではない請求項１に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項３】
前記第１のアンテナユニットは、
前記第１の偏波方向を有する信号を受信又は発信することに用いられる第１のフィードポイントと、
前記第２の偏波方向を有する信号を受信又は発信することに用いられる第２のフィードポイントと、
を含み、
前記第１のフィードポイントが前記第１のアンテナユニットの第１のエッジに近接するように設けられ、
前記第２のフィードポイントが前記第１のエッジと近接する前記第１のアンテナユニットの第２のエッジに近接するように設けられ、且つ
前記第１のエッジの中心点及び前記第２のエッジの中心点の各々と前記分離バンドギャップとの間の距離が同じである請求項１に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項４】
前記第１のエッジ及び前記第２のエッジの長さは、それぞれ前記第１のアンテナユニットの動作周波数の０．２５倍の波長にほぼ等しい請求項３に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項５】
前記第１のアンテナユニットの中心点と前記分離バンドギャップとの間の距離は、前記第１のアンテナユニットの動作周波数の０．３倍の波長〜０．５倍の波長の範囲内にある請求項１に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項６】
前記分離バンドギャップは、互いに近接するように設けられる複数の分離構造を含む請求項１に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項７】
前記分離構造の各々は長尺状の金属構造であり、且つ前記分離構造の数が偶数である請求項６に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項８】
前記分離構造の各々は、複数の分離ユニットを含み、互いに近接するように設けられ、且つ近接する２つの前記分離ユニットの間の分離間隔が前記第１のアンテナユニットの動作周波数の０．０２倍の波長よりも小さい請求項７に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項９】
前記分離ユニットの各々の最大の辺の長さ又は高さは、前記第１のアンテナユニットの動作周波数の０．１倍の波長よりも小さい請求項８に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１０】
前記分離ユニットの各々は、
接続金属ポストと、
前記接続金属ポストを介して接地面に結合される上面金属シートと、
を含む請求項８に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１１】
前記分離バンドギャップが前記第１のアンテナユニットと前記第２のアンテナユニットとの間に設けられ、且つ前記第１のアンテナユニットと前記第２のアンテナユニットとが前記分離バンドギャップを対称軸として対称となる請求項１に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１２】
前記第１の夾角は、４０°〜５０°の範囲内にある請求項１に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１３】
誘電体基板に形成されるアンテナアレイであり、オンにされた前記アンテナアレイが第１の偏波方向及び第２の偏波方向の１つを有する信号を受信又は発信することに用いられ、前記アンテナアレイは、少なくとも第１のグループ及び第２のグループに分割され、前記第１のグループ及び前記第２のグループは、それぞれ、複数のアンテナユニットを有する、前記アンテナアレイと、
前記誘電体基板に形成され且つ前記アンテナアレイに近接するように設けられる第１の分離バンドギャップと、
を更に含み、
前記第１の偏波方向と前記第１の分離バンドギャップとの間に夾角が形成され、且つ前記夾角が０°又は９０°ではなく、
前記第１のグループの前記複数のアンテナユニットのそれぞれの中心点と前記第１の分離バンドギャップとの間の最短距離は等しく、前記第２のグループの前記複数のアンテナユニットのそれぞれの中心点と前記第１の分離バンドギャップとの間の最短距離は等しい、デュアル偏波アンテナ。
【請求項１４】
前記第２の偏波方向と前記第１の偏波方向とは直交し、且つ前記第２の偏波方向と前記第１の分離バンドギャップとの間に前記夾角が形成される請求項１３に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１５】
前記アンテナユニットの各々は、
前記第１の偏波方向を有する信号を受信又は発信することに用いられる第１のフィードポイントと、
前記第２の偏波方向を有する信号を受信又は発信することに用いられる第２のフィードポイントと、
を含み、
前記第１のフィードポイントが前記アンテナユニットの各々の第１のエッジに近接するように設けられ、
前記第２のフィードポイントが前記第１のエッジと近接する前記アンテナユニットの各々の第２のエッジに近接するように設けられ、且つ
前記第１のエッジの中心点及び前記第２のエッジの中心点の各々と前記第１の分離バンドギャップとの間の距離が同じである請求項１３に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１６】
前記アンテナユニットの各々は、前記第１の分離バンドギャップの距離に対して、
少なくとも１つの第１の部分の前記アンテナユニットの各々の前記第１のフィードポイント及び前記第２のフィードポイントが前記第１の分離バンドギャップから離れ、且つ
少なくとも１つの第２の部分の前記アンテナユニットの各々の前記第１のフィードポイント及び前記第２のフィードポイントが前記第１の分離バンドギャップに近い請求項１５に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１７】
前記第１のエッジ及び前記第２のエッジの長さは、それぞれ前記アンテナユニットの動作周波数の０．２５倍の波長にほぼ等しい請求項１５に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１８】
前記アンテナユニットの中心点と前記第１の分離バンドギャップとの間の最小距離は、前記アンテナユニットの動作周波数の０．３倍の波長〜０．５倍の波長の範囲内にある請求項１５に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項１９】
近接する２つの前記アンテナユニットの間のアンテナユニット間隔は、前記アンテナユニットの動作周波数の０．５倍の波長にほぼ等しい請求項１５に記載のデュアル偏波アンテナ。
【請求項２０】
前記誘電体基板に形成され前記アンテナアレイの外側に設けられる第２の分離バンドギャップを更に含み、前記アンテナアレイが前記第１の分離バンドギャップ及び前記第２の分離バンドギャップとの間に設けられる請求項１３に記載のデュアル偏波アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナの技術分野に関し、特に高いアイソレーションを有するデュアル偏波アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なワイヤレス通信技術が急速に発達しており、信号品質や伝送速度の高速化が求められている。更なる広域ネットワークをサポートするために、多くのワイヤレス通信製品には、別の電子装置から信号を受信するため、又は別の電子装置に信号を送信するためのアンテナが含まれている。しかしながら、アンテナとしては、多入力多出力（ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ  ｍｕｌｔｉ−ｏｕｔｐｕｔ）への応用では、複数の信号間のアイソレーションが低く、信号品質を低下させる。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は、誘電体基板に形成される第１のアンテナユニットと、誘電体基板に形成され且つ第１のアンテナユニットに近接するように設けられる分離バンドギャップと、を備え、また、オンにされた第１のアンテナユニットが第１の偏波方向及び第２の偏波方向を有する信号を受信又は発信することに用いられ、第１の偏波方向と分離バンドギャップとの間に第１の夾角が形成され、且つ第１の夾角が０°又は９０°ではなく、良好な指向性及びアイソレーションを有するデュアル偏波アンテナを提供する。
【０００４】
本開示は、誘電体基板に形成されるアンテナアレイと、誘電体基板に形成され且つアンテナアレイに近接するように設けられる第１の分離バンドギャップと、を備え、また、オンにされたアンテナアレイが第１の偏波方向及び第２の偏波方向を有する信号を受信又は発信することに用いられ、第１の偏波方向と第１の分離バンドギャップとの間に夾角が形成され、且つ夾角が０°又は９０°ではなく、良好な指向性及びアイソレーションを有するデュアル偏波アンテナも提供する。
【０００５】
上記によれば、本開示に提出されるデュアル偏波アンテナは、高アイソレーション及び指向性の応用で好適に使用可能である。デュアル偏波アンテナの動作中、各偏波方向と分離バンドギャップの間に０°又は９０°ではない角度が形成されるため、異なる偏波方向の信号は分離バンドギャップによってブロックされず、他の信号処理端に送信されることができる。同時に、デュアル偏波アンテナは分離バンドギャップを介して他のノイズを遮断できるため、デュアル偏波アンテナは優れた信号アイソレーションを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａのデュアル偏波アンテナの操作を示す模式図である。
【図２】本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図である。
【図３】本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図である。
【図４】本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図である。
【図５】本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図である。
【図６】本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図である。
【図７】本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナの一部を示す断面模式図である。
【図８】図７のデュアル偏波アンテナの一部を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
下記は、図面を参照して実施例を挙げて詳しく説明し、それにより本開示の態様をより良く理解するが、提供された実施例は、本開示に含まれる範囲を限定するものではなく、構造や動作についての記述は、その実行の手順を限定するためのものではなく、素子から新たに組み合わせられた構造、それにより生じる等価な効果を持つ装置であれば、いずれも本開示の範囲に含まれる。なお、当該技術分野の標準及び一般的なやり方により、図面は補助の説明のみを目的とし、原寸で図面を作るものではない。説明しやすくするために、実際に各種の特徴のサイズを任意に増加又は減少してもよい。理解しやすくするために、下記説明において、同一の素子に同一の符号を付けて説明する。
【０００８】
次に、本文に使用される「含む」、「備える」、「有する」、「含有」等は、何れも開放性の用語であり、つまり、「含むがそれに限定されない」を指す。なお、本文に使用される「及び／又は」は、関連する列挙される項目の中の１つ又は複数の項目の中の任意の１つ及びそのすべての組合せを含む。
【０００９】
本文において、ある素子が「接続」又は「結合」されると呼ばれる時に、「電気的接続」、又は「電気的結合」を指すことができる。「接続」又は「結合」も２つ又は複数の素子の間に互いに合わせて操作又は交互することを指すことに用いられることができる。なお、本文において、「第１の」、「第２の」等の用語で異なる素子を説明するが、前記用語は同じ技術用語で説明した素子又は操作のみを区別することに用いられる。文脈が明確に示されない限り、前記用語は順序又は順位を特に指し又は暗示しなく、本発明を制限するためのものでもない。
【００１０】
本文に使用されている「低い」、「底部」、「高い」、「頂部」、「左側」、「右側」等の比較用語は、本文で言及されている実施例の図を示すためにのみ使用されている。図面の配向方向に加えて、異なる方向の他の相対的な用語が含まれている。例えば、ある図面で装置を裏返すと、ある素子と別の素子の間の説明が「低い」から「高い」に変わる場合がある。用語「低い」には、図面の向きのみに応じて、「低い」と「高い」の２つの配向方向が含まれる場合がある。同様に、ある図面で装置を裏返すと、ある素子と別の素子の間の説明が「低い」又は「下」から「上」に変わる場合がある。「低い」又は「下」等の用語には、上又は下方向の２つの方向を含めることができる。
【００１１】
本文に使用される「ほぼ」、「約」、「近似する」等の用語とは、一般的に、固定値又は平均値の２０％の範囲以内であり、好ましくは約１０％以内であり、より好ましくは約５％以内であることを示す。本文に記載されている数値が近似値である場合、それらが「約」、「近似する」等の用語を指すと推測することができる。
【００１２】
さまざまなワイヤレス通信製品では、アンテナによって信号伝送を実現することが多い。いくつかの応用では、信号の伝送距離を伸ばすために、製品に信号を調整し増幅するためのアンテナを備えたリピーター（ｒｅｐｅａｔｅｒ）が更に含まれている。いくつかの製品では、多入力多出力で使用されるアンテナは、デュアル偏波アンテナで実現される。アンテナから伝送される複数の信号は、クロストークする（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）可能性があるため、アンテナには高いアイソレーション（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）が必要である。
【００１３】
いくつかの応用では、金属構造はアンテナに近接するように設けられて、類似している周波数を有する電磁波の通過を遮断し、高いアイソレーションの要求を実現するように、アンテナの信号に対応して共振して高インピーダンスの構造を形成することに用いられる。しかしながら、現在の金属構造とアンテナの構造又は前記両者の間の設置は、完全にアンテナ信号の伝送を遮断する。特に、アンテナがデュアル偏波アンテナである場合、この欠陥はより深刻となる。これに鑑みて、本開示は、この欠陥を克服し且つ高いアイソレーションと指向性を有するデュアル偏波アンテナを提供する。
【００１４】
本開示のさまざまな実施例において、デュアル偏波アンテナは、３次元座標系に構築され、３つの互いに直交する座標軸ｘ、ｙ、ｚを含む。いくつかの実施例において、デュアル偏波アンテナは、他のタイプの座標系に構築されるが、これに限定されない。
【００１５】
図１Ａは、本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナ１００を示す模式図であり、ｘ−ｙ平面における上面図である。
【００１６】
デュアル偏波アンテナ１００は、アンテナユニット１１０及び分離バンドギャップ１２０を含む。アンテナユニット１１０及び分離バンドギャップ１２０は、何れも誘電体基板（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｂｏａｒｄ）Ｍに形成され、且つ近接するように設けられる。
【００１７】
アンテナユニット１１０は、パッチアンテナ（ｐａｔｃｈ  ａｎｔｅｎｎａ）であり、第１のフィードポイント１１１及び第２のフィードポイント１１２を含む。第１のフィードポイント１１１及び第２のフィードポイント１１２は、何れも誘電体基板Ｍに平行な別の誘電体基板（図示せず）に結合され、且つそれぞれ信号をフィードして水平偏波方向及び垂直偏波方向を有する信号を受信又は発信することに用いられる。
【００１８】
ｘ−ｙ平面で、アンテナユニット１１０は、平行四辺形を呈し、１対の第１の長さＬ１を有する第１のエッジ１１３及び１対の第２の長さＬ２を有する第２のエッジ１１４を含む。第１のフィードポイント１１１は第１のエッジ１１３のうちの一方（図１Ａに示すように）に近接するように設けられ、且つ第２のフィードポイント１１２は第２のエッジ１１４のうちの一方（図１Ａに示すように）に近接するように設けられ、この第２のエッジ１１４とこの第１のエッジ１１３とが近接するエッジである。
【００１９】
いくつかの実施例において、ｘ−ｙ平面で、第１のフィードポイント１１１は第１のエッジ１１３の中心点（図示せず）に近接するように設けられ、且つ第２のフィードポイント１１２は第２のエッジ１１４の中心点（図示せず）に近接するように設けられる。いくつかの実施例において、第１のエッジ１１３の中心点と分離バンドギャップ１２０との間の距離（図示せず）と、第２のエッジ１１４の中心点と分離バンドギャップ１２０との間の距離（図示せず）とは、同じである。いくつかの実施例において、第１のフィードポイント１１１と分離バンドギャップ１２０との間の距離（図示せず）と、第２のフィードポイント１１２と分離バンドギャップ１２０との間の距離（図示せず）とは、同じである。
【００２０】
いくつかの実施例において、ｘ−ｙ平面で、アンテナユニット１１０は、正方形を呈する。いくつかの実施例において、ｘ−ｙ平面で、アンテナユニット１１０は、菱形を呈し、アンテナユニット１１０のｘ−ｙ平面に対する形がここに限定されない。
【００２１】
アンテナユニット１１０の中心点Ｃと分離バンドギャップ１２０との間の距離（例えば、図１Ａに示すような距離ＤＳ）は、アンテナユニット１１０の動作周波数の約０．３倍の波長〜０．５倍の波長の範囲の間（即ち、３λ／１０≦距離ＤＳ≦λ／２）にあり、これにより良好な分離効果を実現する。いくつかの実施例において、アンテナユニット１１０の中心点Ｃと分離バンドギャップ１２０との間の距離は、アンテナユニット１１０の動作周波数の約０．４倍の波長（即ち、２λ／５）であり、これによりもっと優れた分離効果を実現する。
【００２２】
第１のエッジ１１３の第１の長さＬ１及び第２のエッジ１１４の第２の長さＬ２は、何れも、アンテナユニット１１０の動作周波数の０．２５倍の波長（即ち、λ／４）にほぼ等しく、これにより良好なインピーダンス整合を実現し良好な指向性を有する。いくつかの実施例において、第１の長さＬ１と第２の長さＬ２とは等しい。
【００２３】
分離バンドギャップ１２０は、複数の分離構造１２１を含む。いくつかの実施例において、分離バンドギャップ１２０は、ｘ−ｙ平面の表面波を抑制するための電磁バンドギャップ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｂａｎｄ  ｇａｐ、ＥＢＧ）である。
【００２４】
ｘ−ｙ平面で、分離構造１２１は、長尺状の金属構造であり互いに近接するように設けられ、且つ分離バンドギャップ１２０は１対となる２つの分離構造である。分離構造１２１は、複数の分離ユニット１２２を含む。ｘ−ｙ平面で、分離ユニット１２２は、矩形であり互いに近接するように設けられる。本開示において各実施例の分離構造及び分離ユニットの数又は形は単なる例示的な説明であり、ここに限定されない。
【００２５】
分離ユニット１２２は、上面金属シート（例えば、図１Ａに示すような分離ユニット１２２の矩形、表示せず）及び接続金属ポスト（例えば、図１Ａに示すような分離ユニット１２２における円形、表示せず）を含む。上面金属シートは、誘電体基板Ｍに形成され、接続金属ポストに結合される。接続金属ポストの上面金属シートに接続されない一端（図１Ａに示せず）は誘電体基板Ｍに平行な別の基板に結合され、上面金属シートが特定な周波数（例えば、アンテナユニット１１０の動作周波数）を有する信号を受信する場合に電磁誘導を発生することに用いられ、これにより高インピーダンスを有する特性を形成し、特定な周波数を有する信号の通過を遮断する。したがって、分離バンドギャップ１２０は、アンテナユニット１１０の一部によって受信又は発信された信号、特にｘ−ｙ平面における表面信号を遮断することができ、アンテナユニット１１０の指向性を向上させる。
【００２６】
分離ユニット１２２の最大の辺の長さ（例えば、図１Ａに示すような辺の長さＬ３）は、アンテナユニット１１０の動作周波数の０．１倍の波長（即ち、λ／１０）よりも小さい。分離ユニット１２２の間の分離間隔の距離（例えば、図１Ａに示すような間隔の距離Ｄ１）は、アンテナユニット１１０の動作周波数の０．０２倍の波長（即ち、λ／５０）よりも小さい。
【００２７】
いくつかの実施例において、ｘ−ｙ平面で、分離ユニット１２２は正方形であり、且つ分離ユニット１２２の辺の長さの特徴及び分離ユニット１２２の間の間隔の特徴は、何れも上記の通りであり、ここに分離ユニット１２２の形を限定しない。
【００２８】
いくつかの実施例において、分離ユニット１２２は、図７及び図８に示すような分離ユニット７２２に対応し、以下に更に詳しく説明される。
【００２９】
上記のデュアル偏波アンテナ１００の相対位置及び各素子のサイズは、信号の放射パターンの前後比（ｆｒｏｎｔ−ｔｏ−ｂａｃｋ  ｒａｔｉｏ；ＦｔＢ  ｒａｔｉｏ）を高め、信号伝送距離及び全体的な効率を向上させることができる。いくつかの実施例において、デュアル偏波アンテナ１００は、動作周波数帯域が２７ＧＨｚ〜２９ＧＨｚの間の動作周波数（ミリ波周波数帯域に対応する）を含むので、第５世代移動通信技術（５ｔｈ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｍｏｂｉｌｅ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ；５Ｇ）に適用されることができる。
【００３０】
図１Ｂに合わせて参照すると、図１Ａのデュアル偏波アンテナの操作を示す模式図である。図面を簡略化して本願の理解を促進するために、不図示の図１Ｂの部分は、図１Ａの素子と同一である。
【００３１】
デュアル偏波アンテナ１００の動作中、信号は、Ｚ方向に伝送され、且つ水平偏波方向及び垂直偏波方向を有する信号が同時にアンテナユニット１１０によって受信又は発信される。図１Ｂに示すように、水平偏波方向を有する信号Ｓ１は第１のフィードポイント１１１（図１Ａに表示される）によって受信又は発信され、且つ同時に、垂直偏波方向を有する信号Ｓ２は第２のフィードポイント１１２（図１Ａに表示される）によって受信又は発信される。
【００３２】
水平偏波方向（例えば、図１Ｂに示すような信号Ｓ１の電界方向
【数１】
0006984107.tif 000002
）と分離バンドギャップ１２０との間に第１の夾角θ１が形成され、且つ垂直偏波方向（例えば、図１Ｂに示すような信号Ｓ２の電界方向
【数２】
0006984107.tif 000003
）と分離バンドギャップとの間に第２の夾角θ２が形成される。第１の夾角θ１の大きさと第２の夾角θ２の大きさは、何れも０°又は９０°ではない。本実施例において、以下の通りに理解できるように、水平偏波方向はｘ軸を基準軸とし、ｘ軸との間に第１の夾角θ１を有する。垂直偏波方向はｘ軸を基準軸とし、ｘ軸との間に第２の夾角θ２を有する。
【００３３】
いくつかの実施例において、第１の夾角θ１の大きさは、４０°〜５０°の範囲内にある。いくつかの実施例において、第１の夾角θ１の大きさと第２の夾角θ２の大きさとは等しい。いくつかの実施例において、第１の夾角θ１と第２の夾角θ２とは余角である（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ａｎｇｌｅｓ）。
【００３４】
このように、デュアル偏波アンテナ１００は、同時に２つの異なる偏波方向を有する信号（例えば、図１Ｂに示すような信号Ｓ１、Ｓ２）を伝送でき、且つこの信号が分離バンドギャップ１２０によって遮断されなく、他の信号処理端への信号の送信を容易にする。同時、分離バンドギャップ１２０の電磁分離作用により、他のノイズを遮断でき、更にデュアル偏波アンテナ１００と他の通信素子との間のアイソレーションを増加させる。
【００３５】
図２は、本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図であり、ｘ−ｙ平面における上面図である。
【００３６】
デュアル偏波アンテナ２００は、第１のアンテナユニット２１０、分離バンドギャップ２２０及び第２のアンテナユニット２３０を含む。第１のアンテナユニット２１０、分離バンドギャップ２２０及び第２のアンテナユニット２３０は、何れも誘電体基板Ｍに形成され、且つ分離バンドギャップ２２０が第１のアンテナユニット２１０と第２のアンテナユニット２３０の間に近接するように設けられる。
【００３７】
ｘ−ｙ平面で、第１のアンテナユニット２１０の中心点Ｃ１と分離バンドギャップ２２０との間の最短距離（例えば、図２に示すような距離ＤＳ１）は、第１のアンテナユニット２１０の動作周波数の約０．３倍の波長〜０．５倍の波長の範囲の間（即ち、３λ／１０≦距離ＤＳ１≦λ／２）にあり、これにより良好な分離効果を実現する。いくつかの実施例において、第１のアンテナユニット２１０の中心点Ｃ１と分離バンドギャップ２２０との間の距離は、第１のアンテナユニット２１０の動作周波数の約０．４倍の波長（即ち、２λ／５）であり、これによりもっと優れた分離効果を実現する。
【００３８】
類似的に、第２のアンテナユニット２３０の中心点Ｃ２と分離バンドギャップ２２０との間の最短距離（例えば、図２に示すような距離ＤＳ２）は、第２のアンテナユニット２３０の動作周波数の約０．３倍の波長〜０．５倍の波長の範囲の間（即ち、３λ／１０≦距離ＤＳ２≦λ／２）にあり、これにより良好な分離効果を実現する。いくつかの実施例において、第２のアンテナユニット２３０の中心点Ｃ２と分離バンドギャップ２２０との間の距離は、第２のアンテナユニット２３０の動作周波数の約０．４倍の波長（即ち、２λ／５）であり、これによりもっと優れた分離効果を実現する。
【００３９】
いくつかの実施例において、第１のアンテナユニット２１０及び第２のアンテナユニット２３０は、同じアンテナ構造であり、且つ、何れも図１に示すようなアンテナユニット１１０と類似しており、上記の同じところをここに説明しない。
【００４０】
いくつかの実施例において、第１のアンテナユニット２１０と第２のアンテナユニット２３０は、分離バンドギャップ２２０の中心を対称軸として対称となる。したがって、第１のアンテナユニット２１０の中心点Ｃ１と分離バンドギャップ２２０との間の最短距離は、第２のアンテナユニット２３０の中心点Ｃ２と分離バンドギャップ２２０との間の最短距離に等しい。言い換えれば、距離ＤＳ１と距離ＤＳ２とは、同じである。また、第１のアンテナユニット２１０の第１のフィードポイント２１１は第２のアンテナユニット２３０の第１のフィードポイント２３１に対応し、且つ第１のアンテナユニット２１０の第２のフィードポイント２１２は第２のアンテナユニット２３０の第２のフィードポイント２３２に対応する。
【００４１】
分離バンドギャップ２２０は、複数の分離構造２２１を備え、且つ分離構造２２１の各々は、複数の分離ユニット２２２を含み、それぞれ図１に示すような分離バンドギャップ１２０、分離構造１２１及び分離ユニット１２２と類似しており、上記の同じところをここに説明しない。
【００４２】
分離バンドギャップ２２０は、即ち４つの分離構造２２１である２対の分離構造２２１を含む。分離構造２２１が多ければ多いほど、デュアル偏波アンテナ２００のアイソレーションは高くなる。したがって、２対の分離構造２２１を有する分離バンドギャップ２２０により、第１のアンテナユニット２１０と第２のアンテナユニット２３０とは操作時に互いに影響しない。
【００４３】
図３は、本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図であり、ｘ−ｙ平面における上面図である。
【００４４】
デュアル偏波アンテナ３００は、アンテナアレイ３１０、第１の分離バンドギャップ３２０及び第２の分離バンドギャップ３３０を含む。アンテナアレイ３１０、第１の分離バンドギャップ３２０及び第２の分離バンドギャップ３３０は、何れも誘電体基板Ｍに形成され、且つアンテナアレイ３１０が第１の分離バンドギャップ３２０及び第２の分離バンドギャップ３３０の間に近接するように設けられる。
【００４５】
アンテナアレイ３１０は、複数のアンテナユニット（例えば、図３に示すようなアンテナユニット３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ、図面において1つずつ示せず）を含む。いくつかの実施例において、アンテナユニットの各々は、図１又は図２に示すようなアンテナユニットと類似しており、上記の同じところをここに説明しない。アンテナユニットの数は、単なる例示的な説明であり、ここに限定されない。
【００４６】
いくつかの実施例において、アンテナアレイ３１０は、少なくとも１つの第１のグループ及び少なくとも１つの第２のグループに分けられてよく、且つ第１のグループと第２のグループがそれぞれ複数のアンテナユニットを含む。例えば、図３において、アンテナアレイ３１０は、２つの第１のグループＰ１と２つの第２のグループＰ２を含み、且つｘ−ｙ平面で、第１のグループＰ１と第２のグループＰ２とがＹ軸方向に対して交互に配置されている。
【００４７】
いくつかの実施例において、ｘ−ｙ平面で、第１の分離バンドギャップ３２０又は第２の分離バンドギャップ３３０を基準として、アンテナユニットの各々におけるフィードポイントのこのアンテナユニットに対する位置は、第１のグループにおけるアンテナユニットの第１のフィードポイント及び第２のフィードポイントが第１の分離バンドギャップ３２０又は第２の分離バンドギャップ３３０から離れ、且つ第２のグループにおけるアンテナユニットの第１のフィードポイント及び第２のフィードポイントが第１の分離バンドギャップ３２０又は第２の分離バンドギャップ３３０に近い。例えば、図３において、ｘ−ｙ平面で、第１の分離バンドギャップ３２０を基準として、第１のグループＰ１におけるアンテナユニット３１０ａは、第１のフィードポイント３１１ａ及び第２のフィードポイント３１２ａがそれぞれ第１のエッジ３１３ａ及び第２のエッジ３１４ａに近接するように設けられる。したがって、このアンテナユニット３１０ａは、第１の分離バンドギャップ３２０の距離に対して、第１のフィードポイント３１１ａ及び第２のフィードポイント３１２ａが第１の分離バンドギャップ３２０から離れる。同様に、第２のグループＰ２におけるアンテナユニット３１０ｂは、第１のフィードポイント３１１ｂ及び第２のフィードポイント３１２ｂが、それぞれ第１のエッジ３１３ｂ及び第２のエッジ３１４ｂに近接するように設けられる。したがって、このアンテナユニット３１０ｂは、第１の分離バンドギャップ３２０の距離に対して、第１のフィードポイント３１１ｂ及び第２のフィードポイント３１２ｂが、第１の分離バンドギャップに近い。
【００４８】
ｘ−ｙ平面で、任意の二つの近接するアンテナユニットの間の距離は、例えば、図３に示すように、第１のグループＰ１におけるアンテナユニット３１０ｃの中心点Ｃと近接する１つのアンテナユニット３１０ｄの中心点Ｃ又はアンテナユニット３１０ｅの中心点Ｃとの距離は、距離Ｄ２であり、何れも同じである。
【００４９】
ｘ−ｙ平面で、アンテナユニットの中心点と第１の分離バンドギャップ３２０又は第２の分離バンドギャップ３３０との間の最小距離（例えば、図３に示すように、第２のグループＰ２におけるアンテナユニット３１０ｆの中心点Ｃと第１の分離バンドギャップ３２０の距離Ｄ３）は、アンテナユニットの動作周波数の約０．３倍の波長〜０．５倍の波長の範囲の間（即ち、３λ／１０≦距離Ｄ３≦λ／２）にあり、これにより良好な分離効果を実現する。いくつかの実施例において、アンテナユニットの中心点と第１の分離バンドギャップ３２０又は第２の分離バンドギャップ３３０との間の最小距離は、アンテナユニットの動作周波数の約０．４倍の波長（即ち、２λ／５）であり、これによりもっと優れた分離効果を実現する。
【００５０】
第１の分離バンドギャップ３２０は、即ち２つの分離構造３２１である１対の分離構造３２１を備え、且つ分離構造３２１の各々が複数の分離ユニット３２２を含む。第２の分離バンドギャップ３３０も、即ち２つの分離構造３３１である１対の１対の分離構造３３１を備え、且つ分離構造３３１の各々が複数の分離ユニット３３２を含む。第１の分離バンドギャップ３２０と第２の分離バンドギャップ３３０とは図１又は図２に示すような分離バンドギャップと類似しており、上記の同じところをここに説明しない。
【００５１】
図３に示すような実施例において、前記実施例におけるデュアル偏波アンテナの効果に加えて、この実施例のデュアル偏波アンテナ３００は、いくつかのメリットを更に提供又は強化する。例えば、デュアル偏波アンテナ３００が複数のアンテナユニットを有するアンテナアレイ３１０を含むので、デュアル偏波アンテナ３００は良好な指向性及び信号の高伝送距離を有する。デュアル偏波アンテナ３００が第１の分離バンドギャップ３２０と第２の分離バンドギャップ３３０を含むので、デュアル偏波アンテナ３００は高いアイソレーションを有する。
【００５２】
図４は、本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図であり、ｘ−ｙ平面における上面図である。
【００５３】
デュアル偏波アンテナ４００は、アンテナアレイ４１０、第１の分離バンドギャップ４２０及び第２の分離バンドギャップ４３０を含む。アンテナアレイ４１０、第１の分離バンドギャップ４２０及び第２の分離バンドギャップ４３０は、何れも誘電体基板Ｍに形成され、且つアンテナアレイ４１０が第１の分離バンドギャップ４２０及び第２の分離バンドギャップ４３０の間に近接するように設けられる。アンテナアレイ４１０は、複数のアンテナユニット（例えば、図４に示すようなアンテナユニット４１０ａ、４１０ｂ、図において1つずつ示せず）を含む。図４に示すようなデュアル偏波アンテナ４００は、図３に示すようなデュアル偏波アンテナ３００と類似しており、上記の同じところをここに説明しない。
【００５４】
第１の分離バンドギャップ４２０は、即ち４つの分離構造４２１である２対の分離構造４２１を備え、且つ分離構造４２１の各々が複数の分離ユニット４２２を含む。第２の分離バンドギャップ４３０は、即ち４つの分離構造４３１である２対の分離構造４３１を備え、且つ分離構造４２１の各々が複数の分離ユニット４３２を含む。第１の分離バンドギャップ４２０と第２の分離バンドギャップ４３０は、図１、図２又は図３のうちの一方に示すような分離バンドギャップと類似しており、上記の同じところをここに説明しない。
【００５５】
図４に示すような実施例において、この実施例のデュアル偏波アンテナ４００も良好な指向性、高いアイソレーション及び信号の高伝送距離を有する。
【００５６】
いくつかの実施例において、図３及び図４に示すようなデュアル偏波アンテナ３００、４００により、２８ＧＨｚの動作周波数を実現して、５Ｇの応用をシミュレートする。同時に、図３に示すようなデュアル偏波アンテナ３００により、図３における第１の分離バンドギャップ３２０及び第２の分離バンドギャップ３３０を取り除いて、制御グループのデュアル偏波アンテナ（分離バンドギャップ無し）を形成し、このデュアル偏波アンテナによって２８ＧＨｚの動作周波数を実現する。表１は、２８ＧＨｚを動作周波数とし、前記各種実施例におけるデュアル偏波アンテナの放射パターンの前後比を示す。
【表１】
0006984107.tif 000004
【００５７】
表１に示すように、制御グループの放射パターンの前後比は最も低い。１対の分離構造を含む分離バンドギャップを有するデュアル偏波アンテナ（例えば、図３のデュアル偏波アンテナ３００）又は２対以上の分離構造を含む分離バンドギャップのデュアル偏波アンテナ（例えば、図４のデュアル偏波アンテナ４００）を有する放射パターンの前後比は、何れも制御グループよりも高い。したがって、本開示に提出されたデュアル偏波アンテナは、５Ｇ技術に適用され、且つ高いアイソレーションと指向性を有する応用である。
【００５８】
図５は、本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図であり、ｘ−ｙ平面における上面図である。図５に示すようなデュアル偏波アンテナ５００は、図３に示すようなデュアル偏波アンテナ３００と類似しており、上記の同じところをここに説明しない。
【００５９】
ｘ−ｙ平面で、第２の分離バンドギャップ５３０は、逆Ｕ字形を呈し、第１の分離バンドギャップ５２０と共に閉じた中空の長方形を形成する。アンテナアレイ５１０は、第１の分離バンドギャップ５２０と第２の分離バンドギャップ５３０との間に設けられる。又は、ｘ−ｙ平面で、アンテナアレイ５１０は、第１の分離バンドギャップ５２０と第２の分離バンドギャップ５３０によって囲まれていることが理解できる。
【００６０】
図６は、本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナを示す模式図であり、ｘ−ｙ平面における上面図である。図６に示すようなデュアル偏波アンテナ６００は、図４に示すようなデュアル偏波アンテナ４００及び図５に示すようなデュアル偏波アンテナ５００と類似しており、上記の同じところをここに説明しない。
【００６１】
第１の分離バンドギャップ６２０と第２の分離バンドギャップ６３０とは、即ち４つの分離構造である２対の分離構造（図６に表示せず）をそれぞれ含む。ｘ−ｙ平面で、アンテナアレイ６１０は、第１の分離バンドギャップ６２０と第２の分離バンドギャップ６３０によって囲まれている。
【００６２】
図５又は図６に示すような実施例において、前記実施例におけるデュアル偏波アンテナの効果に加えて、これらの実施例のデュアル偏波アンテナは、いくつかのメリットを更に提供又は強化する。例えば、第１の分離バンドギャップと第２の分離バンドギャップによるアンテナアレイを囲む設置により、デュアル偏波アンテナのアイソレーションを更に向上させることができる。
【００６３】
図７は、本開示の実施例によるデュアル偏波アンテナ７００の一部を示す断面模式図であり、ｘ−ｚ平面における上面図である。図７に示すようなデュアル偏波アンテナ７００は、図３に示すようなデュアル偏波アンテナ３００、図４に示すようなデュアル偏波アンテナ４００、図５に示すようなデュアル偏波アンテナ５００及び図６に示すようなデュアル偏波アンテナ６００と類似しており、図３〜図６における任意の一方に示すＹ方向を断面線とし、ｘ−ｚ平面の一部のデュアル偏波アンテナ７００を示す。
【００６４】
デュアル偏波アンテナ７００は、アンテナアレイ７１０、第１の分離バンドギャップ７２０及び第２の分離バンドギャップ７３０を含む。アンテナアレイ７１０、第１の分離バンドギャップ７２０及び第２の分離バンドギャップ７３０は、何れも誘電体基板Ｍに形成され、且つ誘電体基板Ｍが接地面Ｇに設けられる。
【００６５】
いくつかの実施例において、誘電体基板Ｍの誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）は、２〜６の範囲内にある。誘電体基板Ｍの誘電率は、デュアル偏波アンテナ７００の操作波長及びデュアル偏波アンテナ７００における各素子のサイズ及びその間の相対設置に関連がある。
【００６６】
アンテナアレイ７１０は、第１の分離バンドギャップ７２０及び第２の分離バンドギャップ７３０の間に近接するように設けられる。アンテナアレイ７１０は、複数のアンテナユニット７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃ、７１０ｄを含む。いくつかの実施例において、アンテナユニットの各々は、図１〜図６における任意の一方に示すようなアンテナユニットと類似しており、上記の同じところをここに説明しない。アンテナユニットの数は、単なる例示的な説明であり、ここに限定されない。
【００６７】
第１の分離バンドギャップ７２０は、複数の分離ユニット７２２を含む。第１の分離バンドギャップ７２０は、図１〜図６における任意の一方に示すような分離バンドギャップと類似しており、且つ分離ユニット７２２は、図１〜図６における任意の一方に示すような分離ユニットと類似しており、上記の同じところをここに説明しない。分離ユニット７２２の数は、単なる例示的な説明であり、ここに限定されない。
【００６８】
第２の分離バンドギャップ７３０は、複数の分離ユニット７３２を含む。第２の分離バンドギャップ７３０は、図１〜図６における任意の一方に示すような分離バンドギャップと類似しており、且つ分離ユニット７３２は、図１〜図６における任意の一方に示すような分離ユニットと類似しており、上記の同じところをここに説明しない。分離ユニット７３２の数は、単なる例示的な説明であり、ここに限定されない。
【００６９】
いくつかの実施例において、分離ユニット７２２及び分離ユニット７３２は同じ構造であり、且つ、アンテナアレイ７１０に対してそれぞれ同じ設置を有する。
【００７０】
図８は、図７のデュアル偏波アンテナにおける分離ユニット７２２の一部を示す断面模式図であり、ｘ−ｚ平面における上面図である。
【００７１】
分離ユニット７２２は、上面金属シート７２３及び接続金属ポスト７２４を含む。いくつかの実施例において、分離ユニット７２２は、キノコ形（ｍｕｓｈｒｏｏｍ−ｓｈａｐｅ）を呈する。
【００７２】
上面金属シート７２３は、誘電体基板Ｍに形成され、接続金属ポスト７２４に結合される。
【００７３】
いくつかの実施例において、上面金属シート７２３は、小さい正方形を呈し、接地面Ｇとほぼ平行する。いくつかの実施例において、上面金属シート７２３は、正三角形、円形、楕円形又は台形を呈するが、ここに上面金属シート７２３の形を限定しない。
【００７４】
接続金属ポスト７２４は、誘電体基板Ｍに形成され、接続金属ポスト７２４を介して接地面Ｇに結合される。
【００７５】
いくつかの実施例において、接続金属ポスト７２４は、円筒形を呈し、何れも接地面Ｇ及び上面金属シート７２３とほぼ互いに垂直となる。いくつかの実施例において、接続金属ポスト７２４は、三角柱又は四角柱を呈し、ここに接続金属ポスト７２４の形を限定しない。
【００７６】
分離ユニット７２２の最大の辺の長さ（例えば、図８に示すような辺の長さＬ３）がデュアル偏波アンテナ７００の動作周波数の０．１倍の波長（即ち、λ／１０）よりも小さい。分離ユニット７２２の間の分離間隔の距離（例えば、図８に示すような間隔の距離Ｄ１）がデュアル偏波アンテナ７００の動作周波数の０．０２倍の波長（即ち、λ／５０）よりも小さい。分離ユニット７２２の高さ（例えば、図８に示すような高さＨ１、上面金属シート７２３の上面から接続金属ポスト７２４の底端までの距離を含む）がデュアル偏波アンテナ７００の動作周波数の０．１倍の波長（即ち、λ／１０）よりも小さい。
【００７７】
要するに、本開示に提出されるデュアル偏波アンテナは、高いアイソレーションと指向性の応用で好適に使用可能である。デュアル偏波アンテナの動作中、各偏波方向と分離バンドギャップとの間に０°又は９０°ではない夾角が形成され、異なる偏波方向を有する信号は分離バンドギャップによって遮断されないので別の信号処理端に伝送されることができる。同時に、デュアル偏波アンテナは、分離バンドギャップによって他のノイズを遮断することができるので、良好な信号アイソレーションを有する。
【００７８】
本開示は実施例によって前述の通りに開示されたが、これに限定されてなく、当業者であれば、本開示の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えることができる。従って、本開示の保護範囲は、下記特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００７９】
１００：デュアル偏波アンテナ
１１０：アンテナユニット
１１１：第１のフィードポイント
１１２：第２のフィードポイント
１１３：第１のエッジ
１１４：第２のエッジ
１２０：分離バンドギャップ
１２１：分離構造
１２２：分離ユニット
Ｍ：誘電体基板
Ｇ：接地面
Ｃ：中心点
Ｃ１：中心点
Ｃ２：中心点
ｘ、ｙ、ｚ：方向
Ｄ１：距離
Ｄ２：距離
Ｄ３：距離
ＤＳ：距離
ＤＳ１：距離
ＤＳ２：距離
Ｌ１：第１の長さ
Ｌ２：第２の長さ
Ｌ３：長さ
Ｈ１：高さ
Ｓ１、Ｓ２：信号
θ１：第１の夾角
θ２：第２の夾角
【数１】
0006984107.tif 000005
：電界方向
２００：デュアル偏波アンテナ
２１０：第１のアンテナユニット
２１１：第１のフィードポイント
２１２：第２のフィードポイント
２２０：分離バンドギャップ
２２１：分離構造
２２２：分離ユニット
２３０：第２のアンテナユニット
２３１：第１のフィードポイント
２３２：第２のフィードポイント
３００：デュアル偏波アンテナ
３１０：アンテナアレイ
３１０ａ：アンテナユニット
３１０ｂ：アンテナユニット
３１０ｃ：アンテナユニット
３１０ｄ：アンテナユニット
３１０ｅ：アンテナユニット
３１０ｆ：アンテナユニット
３１１ａ：第１のフィードポイント
３１２ａ：第２のフィードポイント
３１３ａ：第１のエッジ
３１４ａ：第２のエッジ
３１１ｂ：第１のフィードポイント
３１２ｂ：第２のフィードポイント
３１３ｂ：第１のエッジ
３１４ｂ：第２のエッジ
３２０：第１の分離バンドギャップ
３２１：分離構造
３２２：分離ユニット
３３０：第２の分離バンドギャップ
３３１：分離構造
３３２：分離ユニット
Ｐ１：第１のグループ
Ｐ２：第２のグループ
４００：デュアル偏波アンテナ
４１０：アンテナアレイ
４１０ａ：アンテナユニット
４１０ｂ：アンテナユニット
４２０：第１の分離バンドギャップ
４２１：分離構造
４２２：分離ユニット
４３０：第２の分離バンドギャップ
４３１：分離構造
４３２：分離ユニット
５００：デュアル偏波アンテナ
５１０：アンテナアレイ
５２０：第１の分離バンドギャップ
５３０：第２の分離バンドギャップ
６００：デュアル偏波アンテナ
６１０：アンテナアレイ
６２０：第１の分離バンドギャップ
６３０：第２の分離バンドギャップ
７００：デュアル偏波アンテナ
７１０：アンテナアレイ
７２０：第１の分離バンドギャップ
７２２：分離ユニット
７２３：上面金属シート
７２４：接続金属ポスト
７３０：第２の分離バンドギャップ
７３２：分離ユニット
７１０ａ：アンテナユニット
７１０ｂ：アンテナユニット
７１０ｃ：アンテナユニット
７１０ｄ：アンテナユニット
【図１Ａ】
0006984107.tif 000006
【図１Ｂ】
0006984107.tif 000007
【図２】
0006984107.tif 000008
【図３】
0006984107.tif 000009
【図４】
0006984107.tif 000010
【図５】
0006984107.tif 000011
【図６】
0006984107.tif 000012
【図７】
0006984107.tif 000013
【図８】
0006984107.tif 000014