(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの端部（２Ａ’，２Ａ’）が他のボウタイアーム部分の端部と対向するボウタイアーム部分（２Ａ１、２Ａ２；２Ｂ１、２Ｂ２；２Ｃ１、２Ｃ２；２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３；２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４；５４２、５４２’、５４２、５４２’；７４２、７４２、７４２、７４２；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１’；８４２、８４２）を備え、前記ボウタイアーム部分が導電性材料から形成される、少なくとも１つのボウタイ構造体と、導電接地面又はプリント回路基板（ＰＣＢ）の導電面を備えるベース部（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ；；５１；７１；８１）とを備え、前記少なくとも１つのボウタイ構造体が給電装置に接続される、ボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）であって、
前記ボウタイアーム部分（２Ａ１；２Ａ２；２Ｂ１、２Ｂ２；２Ｃ１、２Ｃ２；２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３；２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４；５４２、５４２’、５４２、５４２’；７４２、７４２、７４２、７４２；８４２、．．．、８４２）は、平面であるとともに、導電性シート又はプレート要素から形成され、例えば、金属シート又は同様のものを備え、前記ボウタイアーム部分（２Ａ１；２Ａ２；２Ｂ１、２Ｂ２；２Ｃ１、２Ｃ２；２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３；２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４；５４２、５４２’、５４２、５４２’；７４２、７４２、７４２、７４２；８４２、．．．、８４２）は、前記ベース部（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ；５１；７１；８１）と平行に前記ベース部（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ；５１；７１；８１）の第１の面から第１の距離（ｄ１）を隔てて位置されるボウタイアーム断面内に配置され、前記ボウタイアーム構造体又は前記各ボウタイアーム構造体は、前記ベース部（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ；５１；７１；８１）の第２の面上の給電ポートに接続され、前記ボウタイアーム断面と平行に、前記ボウタイアーム断面から第２の距離（ｄ２）を隔てて、キャッピング装置（４Ａ；４Ｂ；４Ｃ；４Ｄ１、４Ｄ２；４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４；４Ｆ；４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ；４Ｈ、．．，、４Ｈ）が、前記ベース部（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ；５１；７１；８１）が位置される側とは反対の前記ボウタイアーム断面の側に位置されるキャップ平面内に設けられ、前記キャッピング装置（４Ａ；４Ｂ；４Ｃ；４Ｄ１、４Ｄ２；４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４；４Ｆ；４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ；４Ｈ、．．．、４Ｈ）は、１つ以上の導電性の、例えば金属のキャップを備え、キャップは、ボウタイ構造体の前記ボウタイ端部、又は、前記各ボウタイ端部、一対の互いに対向するボウタイ端部（２Ａ’、２Ａ’）の上方に、キャップをその上方に位置させる前記ボウタイ端部に対してほぼ対称な態様又は中心付けられた態様で位置されるものであり、
前記ボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）は、少なくとも２つのボウタイ構造体を備え、
少なくとも１つのアーム部分（２Ｄ１；４Ｅ１、４Ｅ１、４Ｅ１、４Ｅ１；７４２、７４２’、．．．．、７４２、７４２’；８４２、．．、８４２）が複数のボウタイ構造体の一部を形成するために再使用されるものであり、
２つのボウタイ構造体の一部を形成する前記ボウタイアーム部分又は前記各ボウタイアーム部分の前記端部が互いに対して略垂直に位置されることを特徴とするボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２】
前記ボウタイアーム断面と前記ベース面との間の距離を占める前記第１の距離（ｄ１）は、前記ボウタイアーム断面と前記キャップ面との間の距離を占める前記第２の距離（ｄ２）の約２倍であることを特徴とする請求項１に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項３】
前記第１の距離（ｄ１）は、前記ボウタイアンテナ装置の下端動作周波数の波長の
約１／７〜１／９、例えば約１／８を占めることを特徴とする請求項１又は２に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項４】
前記第２の距離（ｄ２）は、前記ボウタイアンテナ装置の下端動作周波数の波長の
約１／１５〜１／１７、例えば約１／１６を占めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項５】
前記キャッピング装置の前記キャップ又は前記各キャップ（４Ａ；４Ｂ；４Ｃ；４Ｄ１、４Ｄ２；４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４；４Ｆ；４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ；４Ｈ，．．．、４Ｈ）は、少なくとも前記ボウタイアーム部分の延在部の共通のライン又は軸の方向で、キャップをその上方に位置させる２つのボウタイアーム部分に対してほぼ対称に位置されるように配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項６】
前記キャッピング装置の前記キャップ又は前記各キャップ（４Ａ；４Ｂ；４Ｃ；４Ｄ１、４Ｄ２；４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４；４Ｆ；４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ；４Ｈ、．．．、４Ｈ）は、多角形、例えば長方形、六角形、正方形、三角形のパッチを備え、或いは、楕円形、双曲線形、又は、円形、もしくは、任意の他の適した規則的又は不規則的な形状を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項７】
前記キャップ又は前記各キャップ（４Ａ；４Ｂ；４Ｃ；４Ｄ１，４Ｄ２；４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４；４Ｆ；４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ；４Ｈ、．．．、４Ｈ）は、前記ボウタイアーム部分の延在部の共通のライン又は軸の方向における寸法が前記ボウタイアンテナ装置の下端動作周波数の波長の約１／７〜１／９、例えば約１／８であるようなサイズを有することを特徴とする請求項６に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項８】
前記各ボウタイアーム部分（２Ａ１；２Ａ２；２Ｂ１、２Ｂ２；２Ｃ１、２Ｃ２；２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３；２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４；５４２、５４２’、５４２、５４２’；７４２、７４２、７４２、７４２；８４２、．．．、８４２）は、平面であるとともに、多角形、例えば、長方形、六角形、正方形、三角形の形状を有し、或いは、楕円形、双曲線形、又は、円形、もしくは、任意の他の適した規則的又は不規則的な形状を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項９】
それぞれのボウタイ構造体ごとに１つ以上の給電ポートが存在することを特徴とする請求項１に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項１０】
少なくとも３つのボウタイアーム部分（２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３；２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４；７４２、７４２、７４２、７４２；８４２、．．．、８４２）を備え、前記ボウタイアーム部分の少なくとも１つが２つのボウタイ構造体の一部を形成し、前記ボウタイアーム部分のそれぞれの異なる端部は、他のボウタイアーム部分のうちの１つの端部と対向するように位置され、キャップが各ボウタイ構造体の上方に位置されることを特徴とする請求項１に記載のボウタイアンテナ装置（１３０；１４０；１６０；１７０）。
【請求項１１】
全てのボウタイ構造体に同じ偏波が供給され、それにより、前記ボウタイアンテナ装置が単一偏波アンテナ装置を形成することを特徴とする請求項１０に記載のボウタイアンテナ装置。
【請求項１２】
異なるボウタイ構造体が異なって励起されて異なる偏波が供給され、少なくとも２つの給電ポートが異なる偏波用の給電ポートとしての機能を果たすことを特徴とする請求項１０に記載のボウタイアンテナ装置（１３０；１４０；１６０；１７０）。
【請求項１３】
二重偏波アンテナ装置であることを特徴とする請求項１２に記載のボウタイアンテナ装置（１３０；１４０；１６０；１７０）。
【請求項１４】
アンテナ要素を備える複数のボウタイ構造体を形成する複数のボウタイアーム部分を備える平面アレーアンテナ装置を備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１２０；１３０；１４０；１６０；１７０）。
【請求項１５】
前記ボウタイアーム部分を前記ベース部（１Ａ；１Ｂ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ；；５１；７１；８１）から前記第１の距離（ｄ１）を隔てて所定位置に保持するように配置される支持装置を備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項１６】
前記支持装置（１１Ａ；１１Ｂ、１２Ｂ；３２Ｄ’、３４Ｄ１’、３４Ｄ２’）は、１つ以上のポスト又はボックスを備える例えばプラスチックの機械的な支持装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項１７】
前記支持装置は、前記ボウタイ構造体の各ボウタイアーム部分に関して又は前記アンテナ装置が複数のボウタイ構造体を備える場合には複数の又は全てのボウタイ構造体に関して共通であり、或いは、前記支持装置は、それぞれのボウタイアーム部分ごとに、及び／又は、ボウタイ構造体が複数存在する場合にはそれぞれのボウタイ構造体ごとに別個の支持要素（１１Ａ’、１１Ａ’；１１Ｂ’、１１Ｂ’；３２Ｄ’、３２Ｄ’、３２Ｄ’）を備えることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項１８】
前記支持装置（１１Ａ）は、前記ボウタイアーム部分から前記第２の距離（ｄ２）を隔てて前記キャッピング装置を支持するように更に配置され、それにより、前記支持装置（１１Ａ）は、少なくとも１つのアーム部分及び少なくとも１つのキャップのための共通の支持体として作用するように配置されることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項１９】
前記支持装置は、キャップ又は複数のキャップを支持するように配置されるキャップ支持装置（１２Ｂ；３４Ｄ１’、３４Ｄ２’）を更に備え、又は、複数のキャップのそれぞれごとに別個のキャップ支持装置が設けられることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項２０】
前記給電装置は、前記ボウタイ構造体又は前記各ボウタイ構造体に給電するための複数の同軸コネクタ（８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄ１、８Ｄ２）を備えることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項２１】
前記ボウタイ構造体又は前記各ボウタイ構造体に関して、前記給電装置（２０Ａ；２０Ｃ；２０Ｄ；２０Ｅ）は、それぞれの同軸コネクタ（８Ａ；８Ｂ；８Ｃ；８Ｄ１、８Ｄ２）の内部導体（７Ａ；７Ｃ；７Ｄ１、７Ｄ２；７Ｅ１、．．，７Ｅ４）を備え、それぞれの内部導体ごとに導体ポスト（６Ａ；６Ｃ；６Ｄ１、６Ｄ２；６Ｅ１、．．，６Ｅ４）が設けられ、前記内部導体のそれぞれが前記導体ポスト内に配置され、前記ベース面は、それぞれの同軸コネクタごとに穴（９Ａ；９Ｃ；７Ｄ１、９Ｄ２；９Ｅ１、．．、９Ｅ４）が設けられる接地面（１Ａ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ）を備え、それにより、前記同軸コネクタを、前記ボウタイアーム部分が位置される側とは反対の前記接地面の側に配置することができ、前記内部導体又は前記各内部導体は、ボウタイ構造体のボウタイアーム部分の端部に接続され、導電性の、例えば金属の支持要素（５Ａ；５Ｃ；５Ｄ１、５Ｄ２；５Ｅ１、．．、５Ｅ４）が、前記接地面（１Ａ；１Ｃ；１Ｄ；１Ｅ）と前記ボウタイ構造体の対向するボウタイアーム部分の前記端部との間に設けられ、前記導電支持要素は、前記内部導体（７Ａ；７Ｃ；７Ｄ１、７Ｄ２；７Ｅ１、．．，７Ｅ４）のための接地面として作用することを特徴とする請求項２０に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項２２】
前記給電装置（２０Ｂ）は、基板ボード（５Ｂ１）上に配置されるマイクロストリップ線路（１６Ｂ）を備え、前記ベース面は、前記同軸コネクタ（８Ｂ）又は前記各同軸コネクタ（８Ｂ）のための穴（９Ｂ）が設けられる接地面（１Ｂ）を備え、それにより、前記同軸コネクタを前記ボウタイアーム部分（２Ａ１；２Ａ２）が位置される側とは反対の前記接地面（１Ｂ）の側に配置することができ、前記マイクロストリップ線路（６Ｂ）は、前記ボウタイ構造体のボウタイアーム部分（２Ａ１）の端部に接続され、前記同軸コネクタ（８Ｂ）の前記内部導体（７Ｂ）は、前記マイクロストリップ線路（６Ｂ）に対して接続され、例えば半田付けされ、導電性の、例えば金属の支持要素（５Ｂ２）が前記接地面（１Ｂ）と他のボウタイアーム部分（２Ａ２）の端部との間に設けられ、前記導電支持要素が前記内部導体（７Ｂ）のための接地面として作用し、前記基板ボード（５Ｂ１）は、前記金属支持要素（５Ｂ２）に隣接して平行に位置され或いは前記金属支持要素と一体に形成され又は前記金属支持要素と関連付けられることを特徴とする請求項２０に記載のボウタイアンテナ装置（１１０；１１０’）。
【請求項２３】
前記金属支持要素は、例えば平坦なボウタイアーム部分を形成する第１の部分と金属支持要素を形成する第２の部分とが略直交するように曲げられる金属シートから、前記ボウタイアーム部分と一体に形成され、前記金属支持要素は、例えば半田付け、溶接、接着、ポップリベット、ねじ止めによって又は任意の他の適した態様で前記接地面に対して締結するようになっていることを特徴とする請求項２１又は２２に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項２４】
マイクロ波のため又は最大で約３０ＧＨｚまで、特に最大で約９０ＧＨｚまで、或いは更には、最大で約１１０ＧＨｚまでの周波数のために使用されるようになっていることを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０）。
【請求項２５】
前記ベース面は、支持装置も形成する複数の層（５１、５２、５３、５４、５５；７１、７２、７３、７４、７５；８１、８２、８３、８４、８５）を備えるＰＣＢの下端金属層（５１；７１；８１）を備え、前記複数の層のうちの上側層（５５；７５；８５）は、前記ボウタイ構造体又は前記ボウタイ構造体ごとに導電キャップ（４Ｆ；４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ、４Ｇ；４Ｈ、．．、４Ｈ）を伴う基板を備え、前記上側層（５５；７５；８５）は、前記層の他の層（５１、５２、５３、５４；７１、７２、７３、７４；８１、８２、８３、８４により形成される部分接合構造体に接合され、給電ビア（５４４；７４４；８４４）を受けるために前記上側層に至るまで前記部分接合構造体の前記層（５１、５２、５３、５４；７１、７２、７３、７４；８１、８２、８３、８４）を貫通する給電ビアホール（５１１、５２１、５４１；７１１、７２１、７３１、７４１；８１１、８２１、８３１、８４１）が設けられ、前記給電ビアは、前記ベース面から、１又は複数のキャップを伴って複数のボウタイアーム部分を備える前記上側層の下方に配置される前記ボウタイアーム断面層（５４；７４；８４）へと貫通し、それにより、多層キャップ付きボウタイアンテナ装置が形成されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１５０；１６０；１７０）。
【請求項２６】
ミリ波のため或いは約３０ＧＨｚを超える又は約９０もしくは１１０ＧＨｚを超える周波数のために使用されるようになっていることを特徴とする請求項２５に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２７】
超広帯域アンテナ装置であることを特徴とする請求項１から２６のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【請求項２８】
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ことを特徴とする請求項１から２７のいずれか一項に記載のボウタイアンテナ装置（１００；１００’；１１０；１１０’；１２０；１３０；１４０；１５０；１６０；１７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の第一の部分の特徴を有するボウタイアンテナ装置に関する。
【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、例えば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、大きい相対的な帯域幅（帯域幅を搬送波周波数で除算）又は大きい絶対的な帯域幅を有する信号として規定される。より一般的には、ＵＷＢ技術は、例えば、センサネットワーク、短距離通信システム、ＵＷＢレーダ・撮像システム、電波天文学、ＵＷＢ監視・測定システムなどの様々な分野における多くの様々な用途にとって魅力的である。これは、幾つかの新たなＵＷＢアンテナ技術の開発をもたらしてきた。更に、例えばミリ波周波数（３０〜３００ＧＨｚ）を含む幾つかの高周波用途は、様々な分野で、例えば５Ｇ通信システムやカーレーダシステムで使用される。
【０００３】
広帯域信号の使用は、例えば、ｙ  Ｍ．Ｚ．Ｗｉｎらの「Ｈｉｓｔｏｒｙ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＵＷＢ」、ＩＥＥＥ議事録、第９７巻、Ｎｏ．２、ｐ．１９８〜２０４、２００９年２月に記載されている。
【０００４】
ＵＷＢ技術は、しばらくの間、低コストの技術として知られてきた。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。
【０００５】
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透過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。
【０００６】
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、信号伝播、信号処理、及び、システム構造の分野では新たな技術及び装置の開発が必要とされる。
【０００７】
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、スケーリングカテゴリーには、例えば、Ｌｅｓｔａｒｉらによる「Ａ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｂｏｗ−Ｔｉｅ  ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｐｕｌｓｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第５８巻、Ｎｏ．７、ｐｐ．２１８４〜２１９２、２０１０年７月を参照のボウタイダイポール、例えば、Ａ．Ｋ．Ａｍｅｒｔらによる「Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｂｉｃｏｎｉｃａｌ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第５７巻、Ｎｏ．１２、ｐｐ．３７２８〜３７３５、２００９年１２月において論じられているような双円錐ダイポールが含まれ、第２のカテゴリーには例えばＹ．Ｍｕｓｈｉａｋｅによる「Ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ａｎｔｅｎｎａｓ」、ＩＥＥＥ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．  Ｍａｇ．、第３４巻、Ｎｏ．６、ｐｐ．２３〜２９、１９９２年１２月に記載されるような自己相補型構造体が含まれ、第３のカテゴリーには例えばＰ．Ｊ．Ｇｉｂｓｏｎによる「Ｔｈｅ  Ｖｉｖａｌｄｉ  ａｅｒｉａｌ」、第９回欧州マイクロ波会議の議事録、１９７９年、ｐｐ．１０１〜１０５に開示されるビバルディアンテナのような進行波構造体アンテナが含まれ、第４のカテゴリーには、対数周期ダイポールアンテナアレイのような複数共振アンテナが含まれる。
【０００８】
スケーリングカテゴリー、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を構成するが、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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電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、これこそが、これらの要因をよりよく考慮するアンテナが生じてきた理由である。これらの電波の間の干渉は、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。
【００１１】
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場合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、加えて、アンテナポート間の相互結合によっても減少される。以前の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。
【００１２】
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及びＰ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌの「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｍｐａｃｔ  ４−ｐｏｒｔ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｓｅｌｆ−ｇｒｏｕｎｄｅｄ  Ｂｏｗｔｉｅ  Ａｎｔｅｎｎａ」、アンテナ及び伝搬に関するＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ、第６２巻、Ｎｏ．、ｐｐ．１〜７、２０１４年９月に記載されている。しかしながら、自己接地型ボウタイアンテナは、その幾何学的形態に起因して、大量に製造するのには高価であり、特に大量生産に適さない。
【００１３】
例えば第５無線世代（５Ｇ）などの将来の無線通信システムの場合、使用される周波数は、最大で３０ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、或いは更にはそれ以上、最大で１００ＧＨｚを超える場合がある。大規模ＭＩＭＯは、ミリ波周波数で十分なゲインとステアリング能力とを与えるのが難しい選択肢である。これについては、Ｐｅｒ−Ｓｉｍｏｎ  Ｋｉｌｄａｌによる「Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ＧＢｉｔ／ｓ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ  ｉｎ  ５Ｇ：Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ，  ＰＭＣ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｂｙ  Ｇａｐ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，  ＯＴＡ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｉｎ  Ｒａｎｄｏｍ  ＬＯＳ」、２０１５  Ｌｏｕｇｈｂｏｒｏｕｇｈ  Ａｎｔｅｎｎａｓ＆Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２０１５年１１月２日及び３日を参照されたい。
【００１４】
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要素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電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、例えば多数のユーザ局がマルチユーザシナリオにおいて同時にスケジューリングされるときにデータスループット及びエネルギー効率をかなり向上させることができるという点で特に有利である。
【００１５】
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要素を並べて構成される。これにより、製造及び装着が極めて困難になり、高価となり、及び、時間を浪費する。
【００１６】
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。フェーズドアレイアンテナは、アンテナビームを必要な方向に位相操向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技術では、各要素にアナログからデジタルへの変換器（ＡＤＣ）又はデジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）があり、それにより、全てのビームステアリングがデジタルで行われ、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。
【００１７】
全ての既知のアンテナ装置は、上記の機能要件の多くを満たしていても、製造が十分に容易且つ安価ではないという欠点、特に大量生産に適さないという欠点を抱えている。それらのアンテナ装置は、複雑であり、込み入った構造体を有するとともに、放射パターン要件及び反射係数に関する要件が関係している限り満足のいくＵＷＢ性能を与えるために高周波用途のために製造するのが困難な幾何学的形態を必要とするといったことに見舞われる。
【００１８】
例えば、Ｊ．Ｙｉｎらによる「Ｔｈｅ  ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｅｌｅｖｅｎ  ａｎｔｅｎｎａ：ａ  ｎｅｗ  ｄｅｃａｄｅ−ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  ｆｅｅｄ  ｆｏｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ａｎｔｅｎｎａｓ  ｗｉｔｈ  ｈｉｇｈ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、アンテナ伝搬に関するＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第６１巻、Ｎｏ．８、ｐｐ．３９７６〜３９８４、２０１３年８月に開示される超広帯域対数周期ダイポールアレイは、接地平面に対して角度を成して傾斜される。例えば、Ａ．Ｈｕｓｓａｉｎ，Ｊ．Ｙａｎｇ及びＰ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ、Ｈ．Ｒａｚａらによる「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｃｏｍｐａｃｔ  ４−ｐｏｒｔ  ｄｕａｌ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｓｅｌｆ−ｇｒｏｕｎｄｅｄ  ｂｏｗｔｉｅ  ａｎｔｅｎｎａ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第６２巻、Ｎｏ．９、ｐｐ．４４６８〜４４７３、２０１４年９月においては、湾曲した放射アームが接地平面に接続されている。全てのそのような非平面形状は、高周波用途において製造するのが困難である。
【００１９】
既知のＵＷＢアンテナは、高周波用途において製造するのが困難であるバラン又は１８０°ハイブリッドを備える複雑で扱いにくい給電構造体を必要とするという欠点を更に被る。
【００２０】
導波管アレイの構造では、スロット又はホーンアレイアンテナを製造するために従来の中空導波管が使用される。例えば、Ｔ．Ｔｏｍｕｒａらによる「Ａ  ４５  ｌｉｎｅａｒｌｙ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｈｏｌｌｏｗ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｃｏｒｐｏｒａｔｅ−ｆｅｅｄ  ｓｌｏｔ  ａｒｒａｙ  ａｎｔｅｎｎａ  ｉｎ  ｔｈｅ  ６０−ＧＨｚ  ｂａｎｄ」、ＡＰに関するＩＥＥＥ議事録、第６０巻、Ｎｏ．８、ｐｐ．３６４０〜３６４６、２０１２年に開示される６０ＧＨｚの直線偏波中空導波管コーポレートフィードスロットアレイアンテナ、及び、例えば、３０ＧＨｚでのＡｎｔｅｎｎａ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｍｐの議事録におけるＷ．Ｗ．Ｍｉｌｒｏｙによる「Ｔｈｅ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｓｔｕｂ（ＣＴＳ）ａｒｒａｙ：Ｂａｓｉｃ  ｔｈｅｏｒｙ，  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、Ａｌｌｅｒｔｏｎ  Ｐａｒｋ，ＩＬｙ，Ｓｅｐｔ．２５−２７、１９９１に開示される直線偏波ＣＴＳ（連続横方向スタブ）は、典型的な例である。しかしながら、そのようなアンテナは、半田付け、溶接、又は、接合などの既存の製造方法を使用して製造するには非常に複雑で高価である。
【００２１】
Ｍ．Ｏｈｉｒａらによる「６０−ＧＨｚ  ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｓｌｏｔ  ａｒｒａｙ  ｕｓｉｎｇ  ｃｌｏｓｅｌｙ  ｓｐａｃｅｄ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ｐｌａｎａｒ  ｍｕｌｔｉｓｅｃｔｏｒ  ａｎｔｅｎｎａ」、ＡＰに関するＩＥＥＥ議事録、第５８巻、Ｎｏ．３、ｐｐ．９９３〜９９８、２０１０年に示されるＳＩＷ（基板集積導波管）アレイ構造では、２つの平行な金属板を電気的に接続する誘電体基板内の金属ビアが導波管を形成するために使用される。ＳＩＷ技術を使用する利点は、それにより集積可能性を良好にできるとともに、それが低コスト技術であるという点である。しかしながら、ＳＩＷアレイ構造は、マイクロストリップが使用されるタイプであるときよりもＳＩＷアレイ構造が低い場合であってもかなりのオーム損失を被り、また、製造上の制約による放射線漏れを回避するべく金属化ビア間の間隔を高周波のために十分小さくすることができないため、１００ＧＨｚを超えて生じる放射線漏れによる伝送損失は大きい。これについては、Ｍ．Ｂｏｚｚｉらによる「Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  ａｎｔｅｎｎａｓ」、ＩＥＴマイクロ波、アンテナ、及び、伝搬、第５巻、Ｎｏ．８、ｐｐ．９０９〜９２０、２０１１年を参照されたい。これは、１００ＧＨｚを超える用途においてＳＩＷアレイ構造の使用を制限する。更に、ＳＩＷアンテナは、その幾何学的形態に起因して、広帯域性能を伴う大型平面アレイには適さない。
【００２２】
Ａ．Ｖｏｓｏｏｇｈらによる「Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ−ｆｅｄ  ｐｌａｎａｒ  ６０  ＧＨｚ  ｓｌｏｔ  ａｒｒａｙ  ｍａｄｅ  ｏｆ  ｔｈｒｅｅ  ｕｎｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｍｅｔａｌ  ｌａｙｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ＡＭＣ  ｐｉｎ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｇａｐ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ」、ＩＥＥＥ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｐｐ．１５３６−１２２５、２０１５年では、１４％相対帯域幅を伴う２５ｄＢｉ利得を有する隆起ギャップ導波管スロットアレイが開示されている。しかしながら、そのようなアンテナの製造コストは、複雑な幾何学的給電ネットワーク構造体に起因して非常に高い。高い利得（＞３８ｄＢｉ）のために大きな開口が必要とされる場合には、製造コストが著しく高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０６２１１２号パンフレット
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】ｙ  Ｍ．Ｚ．Ｗｉｎらの「Ｈｉｓｔｏｒｙ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＵＷＢ」、ＩＥＥＥ議事録、第９７巻、Ｎｏ．２、ｐ．１９８〜２０４、２００９年２月
【非特許文献２】Ｌｅｓｔａｒｉらによる「Ａ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｂｏｗ−Ｔｉｅ  ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｐｕｌｓｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第５８巻、Ｎｏ．７、ｐｐ．２１８４〜２１９２、２０１０年７月
【非特許文献３】Ａ．Ｋ．Ａｍｅｒｔらによる「Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｂｉｃｏｎｉｃａｌ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第５７巻、Ｎｏ．１２、ｐｐ．３７２８〜３７３５、２００９年１２月
【非特許文献４】Ｙ．Ｍｕｓｈｉａｋｅによる「Ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ａｎｔｅｎｎａｓ」、ＩＥＥＥ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．  Ｍａｇ．、第３４巻、Ｎｏ．６、ｐｐ．２３〜２９、１９９２年１２月
【非特許文献５】Ｐ．Ｊ．Ｇｉｂｓｏｎによる「Ｔｈｅ  Ｖｉｖａｌｄｉ  ａｅｒｉａｌ」、第９回欧州マイクロ波会議の議事録、１９７９年、ｐｐ．１０１〜１０５
【非特許文献６】Ｈ．Ｒａｚａ，Ａ．Ｈｕｓｓａｉｎ，Ｊ．Ｙａｎｇ及びＰ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌの「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｍｐａｃｔ  ４−ｐｏｒｔ  Ｄｕａｌ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｓｅｌｆ−ｇｒｏｕｎｄｅｄ  Ｂｏｗｔｉｅ  Ａｎｔｅｎｎａ」、アンテナ及び伝搬に関するＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ、第６２巻、Ｎｏ．、ｐｐ．１〜７、２０１４年９月
【非特許文献７】Ｐｅｒ−Ｓｉｍｏｎ  Ｋｉｌｄａｌによる「Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ＧＢｉｔ／ｓ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ  ｉｎ  ５Ｇ：Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ，  ＰＭＣ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｂｙ  Ｇａｐ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，  ＯＴＡ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｉｎ  Ｒａｎｄｏｍ  ＬＯＳ」、２０１５  Ｌｏｕｇｈｂｏｒｏｕｇｈ  Ａｎｔｅｎｎａｓ＆Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２０１５年１１月２日及び３日
【非特許文献８】Ｊ．Ｙｉｎらによる「Ｔｈｅ  ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｅｌｅｖｅｎ  ａｎｔｅｎｎａ：ａ  ｎｅｗ  ｄｅｃａｄｅ−ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  ｆｅｅｄ  ｆｏｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ａｎｔｅｎｎａｓ  ｗｉｔｈ  ｈｉｇｈ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」、アンテナ伝搬に関するＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第６１巻、Ｎｏ．８、ｐｐ．３９７６〜３９８４、２０１３年８月
【非特許文献９】Ａ．Ｈｕｓｓａｉｎ，Ｊ．Ｙａｎｇ及びＰ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ、Ｈ．Ｒａｚａらによる「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｃｏｍｐａｃｔ  ４−ｐｏｒｔ  ｄｕａｌ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｓｅｌｆ−ｇｒｏｕｎｄｅｄ  ｂｏｗｔｉｅ  ａｎｔｅｎｎａ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｎｔｅｎｎａｓ  Ｐｒｏｐａｇ．、第６２巻、Ｎｏ．９、ｐｐ．４４６８〜４４７３、２０１４年９月
【非特許文献１０】Ｔ．Ｔｏｍｕｒａらによる「Ａ  ４５  ｌｉｎｅａｒｌｙ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｈｏｌｌｏｗ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｃｏｒｐｏｒａｔｅ−ｆｅｅｄ  ｓｌｏｔ  ａｒｒａｙ  ａｎｔｅｎｎａ  ｉｎ  ｔｈｅ  ６０−ＧＨｚ  ｂａｎｄ」、ＡＰに関するＩＥＥＥ議事録、第６０巻、Ｎｏ．８、ｐｐ．３６４０〜３６４６、２０１２年
【非特許文献１１】Ｗ．Ｗ．Ｍｉｌｒｏｙによる「Ｔｈｅ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｓｔｕｂ（ＣＴＳ）ａｒｒａｙ：Ｂａｓｉｃ  ｔｈｅｏｒｙ，  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、Ａｌｌｅｒｔｏｎ  Ｐａｒｋ，ＩＬｙ，Ｓｅｐｔ．２５−２７、１９９１
【非特許文献１２】Ｍ．Ｏｈｉｒａらによる「６０−ＧＨｚ  ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｓｌｏｔ  ａｒｒａｙ  ｕｓｉｎｇ  ｃｌｏｓｅｌｙ  ｓｐａｃｅｄ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ｐｌａｎａｒ  ｍｕｌｔｉｓｅｃｔｏｒ  ａｎｔｅｎｎａ」、ＡＰに関するＩＥＥＥ議事録、第５８巻、Ｎｏ．３、ｐｐ．９９３〜９９８、２０１０年
【非特許文献１３】Ｍ．Ｂｏｚｚｉらによる「Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  ａｎｔｅｎｎａｓ」、ＩＥＴマイクロ波、アンテナ、及び、伝搬、第５巻、Ｎｏ．８、ｐｐ．９０９〜９２０、２０１１年
【非特許文献１４】Ａ．Ｖｏｓｏｏｇｈらによる「Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ−ｆｅｄ  ｐｌａｎａｒ  ６０  ＧＨｚ  ｓｌｏｔ  ａｒｒａｙ  ｍａｄｅ  ｏｆ  ｔｈｒｅｅ  ｕｎｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｍｅｔａｌ  ｌａｙｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ＡＭＣ  ｐｉｎ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｇａｐ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ」、ＩＥＥＥ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｐｐ．１５３６−１２２５、２０１５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
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アンテナ装置を提供することである。
【００２６】
特に本発明の目的は、製造が容易で安価なアンテナ装置を提供することである。更にまた、本発明の特定の目的は、小型でコンパクトなボウタイアンテナ装置を提供することである。
【００２７】
特に、本発明の目的は、高性能を有し、ＵＷＢ用途に適するとともに、良好な放射特性及び放射パターンを有するアンテナ装置を提供することである。
【００２８】
大きい、又は更には非常に大きい帯域幅のアンテナ装置を提供することが目的である。
【００２９】
特に優れたＵＷＢ性能と組み合わせて、単純でコンパクトな給電構造体の使用を可能にするアンテナ装置を提供することも特定の目的である。
【００３０】
更にまた、特にポート間の相互結合が小さいコンパクトなマルチポートアンテナを提供することが特定の目的である。
【００３１】
本発明の他の目的は、大量生産に適したアンテナ装置を提供することである。可撓性があるアンテナ装置、及び、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を提供することも１つの最も際立った目的である。
【００３２】
特定の目的は、非常に高い周波数、例えば最大で１００ＧＨｚ、又は更には最大で３００ＧＨｚ以上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。
【００３３】
他の特定の目的は、ＭＩＭＯシステム用のＵＷＢマルチポートアンテナを提供することである。
【００３４】
更に他の特定の目的は、将来の携帯電話又は他のユーザデバイスのためのＵＷＢマルチポートアンテナを提供することである。
【００３５】
他の最も際立った目的は、大規模ＭＩＭＯに適した、特に将来の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。
【００３６】
また、本発明の特定の目的は、フェーズドアレイで及びＭＩＭＯアレイで使用され得るアンテナ装置を提供することである。
【００３７】
他の特定の目的は、電波望遠鏡及びバックホールポイントツーポイントリンクなどの用途におけるリフレクタのためのフィードとしてＵＷＢマルチポートアンテナを提供することである。
【００３８】
更に、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。
【００３９】
他の目的は、残響チャンバに基づく測定システムなどの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）試験システム又は他の測定設備で使用するのに適したボウタイアンテナ装置、特にＵＷＢマルチポートアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
したがって、請求項１の特徴的な機能を有する最初に言及されたような装置が提供される。
【００４１】
有利な実施形態が添付の従属請求項によって与えられる。
【００４２】
高い周波数、更には非常に高い周波数に関しても製造するのが非常に簡単で安価であるとともに、実装が簡単で、単純な構造体を有し、コンパクトで、少なくとも特定の実施形態では複雑ではない給電構造体を備える、アンテナ装置が提供されることが利点である。他の利点は、大量生産に適しているとともに、高い再現性で製造することができるアンテナ装置が提供されるという点である。これらの利点を与えるマルチポートアンテナ装置が更にアンテナポート間の弱い相互結合を有し、それにより、遠距離場関数がほぼ直交するようになることも利点である。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。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弱い結合を伴う、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。
【００４３】
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も有利である。
【００４４】
本発明の利点は、それが製造及び組立を容易にするとともに、量産可能で且つ平坦なボウタイを備えるとともにコンパクトで簡単な給電構造体を備える要素を設けることにより製造及び組立のコストを大幅に低減できるという点である。
【００４５】
２つの対向する半体又はアームを含むアンテナ装置は、本明細書中ではボウタイと称される。しかしながら、各アームは、ハーフボウタイアンテナ要素として別々に使用することもできる。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る。本発明によれば、例えば二重偏波又は多重偏波のボウタイを製造するために、有利な実施形態では、二重偏波の２ポート又はマルチポートアンテナ、例えば２つのボウタイ等のために３つのアームだけが必要とされることを意味するアンテナを形成するように差動的に励起することができる２つのボウタイ構造体のそれぞれにおいてアームとして１つの同じアームを使用できる。
【００４６】
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】
【００４７】
【図１】直線偏波ボウタイアンテナを備える本発明の第一の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図１Ａ】図１と同様のアンテナ装置を下方から斜視図である。
【図１Ｂ】図１のアンテナ装置の拡大切断図である。
【図１Ｃ】特定の実施形態における図１と同様のアンテナ装置のための典型的な支持装置を示す。
【図２】他の実施形態に係るマイクロストリップ線路及び同軸コネクタを備える給電装置を伴う単一偏波ボウタイアンテナを備えるアンテナ装置の斜視図である。
【図２Ａ】図２のアンテナ装置を下方から見た斜視図である。
【図２Ｂ】図２に示されるアンテナ装置の給電装置のマイクロストリップ線路及び同軸コネクタの内部導体を示す拡大斜視図である。
【図２Ｃ】図２と同様のアンテナ装置の支持装置の一実施形態の斜視図である。
【図３】アンテナ装置の他の実施形態の概略斜視図である。
【図３Ａ】図３に示されるアンテナ装置の下方から見た概略斜視図である。
【図４】二重偏波であるアンテナ装置の更なる他の実施形態を示す。
【図４Ａ】図４に示される二重偏波アンテナ装置の下から見た概略斜視図である。
【図４Ｂ】３つのボウタイアーム及び２つのキャップ、支持体及び内部導体をやや詳細に示す図４のアンテナ装置の拡大斜視図である。
【図４Ｃ】１つの特定の実施形態に係る支持要素を伴う図４の二偏波ボウタイアンテナ装置の斜視図である。
【図４Ｄ】図４のアンテナ装置の概略平面図である。
【図５】二重偏波ＭＩＭＯアンテナ用の２×２ボウタイアンテナアレイの斜視図である。
【図６】ミリ波用途に適したボウタイアンテナ装置の斜視図である。
【図６Ａ】図６に示される装置の第１の層の上側金属シートを示す。
【図６Ｂ】図６の装置の第１の層の下側金属シートを示す。
【図６Ｃ】図６に示される第１の層の基板を示す。
【図６Ｄ】図６と同様の装置の第２の層の一例を示す。
【図６Ｅ】図６と同様の装置の第３の層の一例を示す。
【図６Ｆ】図６の装置の第４の層を示す。
【図６Ｇ】基板が除去された図６Ｆの第４の層を示す。
【図６Ｈ】図６の装置の第１の層と第４の層との間の接合を概略的に示す。
【図６Ｉ】図６Ｈと同様であるが全ての基板が除去された状態における第１の層と第４の層との間の接合を示す。
【図７】ミリ波用途に適したボウタイアンテナ装置の別の実施形態の斜視図である。
【図７Ａ】図７に示される装置の第１の層の上側金属シートを示す。
【図７Ｂ】図７の装置の第１の層の下側金属シートを示す。
【図７Ｃ】図７に示される第１の層の基板を示す。
【図７Ｄ】図７と同様の装置の第２の層の一例を示す。
【図７Ｅ】図７と同様の装置の第３の層の一例を示す。
【図７Ｆ】図７の装置の第４の層を示す。
【図７Ｇ】基板が除去された図７Ｆの第４の層を示す。
【図７Ｈ】図７の装置の第１の層と第４の層との間の接合を概略的に示す。
【図７Ｉ】図６Ｈと同様であるが全ての基板が除去された状態における第１の層と第４の層との間の接合を示す。
【図８】ミリ波用途に適したボウタイアンテナ装置の更に他の実施形態の斜視図である。
【図８Ａ】図８に示される装置の第１の層の上面を示す。
【図８Ｂ】図８Ａに示される第１の層の上面の一部の拡大図である。
【図８Ｃ】図８の装置の第１の層の下面を示す。
【図８Ｄ】図８Ｃに示される第１の層の下面の一部の拡大図である。
【図８Ｅ】図８と同様の装置の第２の層の一例を示す。
【図８Ｆ】図８の装置の第３の層を示す。
【図８Ｇ】図８Ｆに示される第３の層の上面の一部の拡大図である。
【図８Ｈ】図８Ｆに示される第３の層の下部を示す。
【図８Ｉ】図８の装置の第４の層を示す。
【図８Ｊ】全ての基板が除去された図８の装置を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、ここではボウタイアーム断面とも呼ばれる、同一平面内に配置される導電性材料から形成される２つのボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２を備える１つのボウタイ構造体１０を備える本発明に係るボウタイアンテナ装置１００の第１の実施形態を示し、この場合、ボウタイアーム部分のそれぞれの狭い方の端部２Ａ’、２Ａ’は、金属接地面１Ａ（又は別の実施形態ではＰＣＢ（プリント回路基板））の上面から距離を隔てて、実質的に互いの方へと向いて互いに対向するようになっている。したがって、ボウタイアーム断面及び接地面１Ａは平行に配置される。ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２は、支持装置（図１に示されない）によって、好ましくはそれぞれのボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２のための共通の支持要素又は別個の支持要素を備える機械的な支持装置（例えば図１Ｃ参照）によって、接地面１Ａから距離を隔てて所定位置に保持される。本発明がいかなる特定の支持装置にも限定されず、接地面１Ａから所望の距離を隔てて位置されるボウタイアーム断面内にボウタイアーム部分を保持するために支持装置を多くの異なる態様で設けることができることが明らかなはずである。幾つかの実施形態において、距離は、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約８分の１を占める。距離が下端周波数帯域における波長の８分の１に限定されず、それよりも大きくても小さくてもよいことが明らかなはずである。所望の下端周波数が低ければ低いほど、距離は長くなるはずであり、逆もまた同様である。
【００４９】
２つのボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２の端部２Ａ’、２Ａ’はお互いに僅かな距離を隔てて位置し、この距離は動作周波数に依存する。ＵＷＢアンテナの場合、単一の周波数に関して距離を定めることは重要でないが、その距離は、所望の周波数帯域の下端周波数における波長に関して非常に小さい、例えば、所望の周波数帯域の下端周波数における波長の約１／１０を下回るか、或いははるかに下回る。
【００５０】
２つのボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２から距離を隔てて、ボウタイアーム断面と平行に、キャッピング装置４Ａが位置され、このキャッピング装置４Ａは、ここでは、キャップ平面内に配置される略長方形の形状の金属キャップを備え、キャップ平面は、ボウタイアーム断面及び接地面１Ａとも平行であるが、接地面１Ａに対してボウタイアーム断面とは反対側にある。金属キャップ４Ａはボウタイアーム部分の端部２Ａ’、２Ａ’に対して中心付けられて位置され、また、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２とキャップ４Ａとの間の距離は、所望の動作周波数帯域の下端周波数における波長の約１／１６を占め、したがって、接地面１Ａとボウタイアーム断面との間の距離の約半分を占める。もちろん、距離は、これより大きくても小さくてもよい。
【００５１】
キャップ４Ａは、ボウタイアーム部分の長手方向延在部の方向で対称的に位置されるパッチを備えることが好ましい。キャップは、円形、正方形、長方形、又は、任意の他の適した形状であってもよく、また、所望の動作周波数帯域の下端周波数における波長の約１／８（直径、正方形パッチの辺／長方形の長辺）にほぼ対応するサイズを有する。長手方向延在部に対して垂直な方向におけるパッチの寸法は、それほど重要ではなく、異なる値を有し得る。
【００５２】
前述のようにキャップ４Ａを設けて配置することにより、ＵＷＢの放射線ビームをほぼ一定にすることができ、これは極めて有利である。キャップ付きボウタイアンテナ装置１００は、八木アンテナと積層パッチアンテナとの組み合わせであると言える。第一に、既知の動作原理として、多層積層パッチはパッチアンテナの帯域幅を増大させることができる。したがって、積層パッチの原理は、ここでは、ボウタイアンテナに適用される。キャップ４Ａ（１つの積層パッチ）を使用することによってボウタイアンテナ１００について達成される帯域幅の向上は、パッチアンテナにおいて通常のものよりもはるかに大きい。その第１の理由は、低周波数では、放射要素が主にボウタイアーム部分によって形成され、その場合、キャップ４Ａが放射せず（半波長よりもはるかに小さい）にインピーダンス整合を変えるためのコンデンサとして働くからである。一方、高周波では、キャップ４Ａが放射パッチとして機能し、ボウタイアーム部分がキャップ４Ａのための給電（励起）として機能する。したがって、低周波数でも高周波数でも、キャップ付きボウタイアンテナ装置１００は半波長ダイポールとして放射し、それにより、放射パターンが周波数帯域の２つの端部でほぼ一定になる。第二に、キャップ４Ａは、八木アンテナの場合のようにダイレクタとして機能する。八木アンテナは、リフレクタ（キャップ付きボウタイにおける接地面）、従動要素（ボウタイ）、及び、ダイレクタ（キャップ）から形成される。本発明に係るボウタイ構造体１０Ａは従動要素として作用し、接地面１Ａはリフレクタとして作用し、キャップ４Ａはダイレクタとして作用する。そのため、キャップが指向性放射パターンを与える（ビームが分割されないようにする）コンパクトな八木アンテナが形成される。したがって、中間の帯域幅では、この八木原理によって放射パターンがほぼ一定になる。
【００５３】
接地面１Ａと一方のボウタイアーム部分２Ａ１の端部２Ａ’との間に金属支持要素５Ａが配置され、金属支持要素５Ａの主な目的は、ここでは金属導体ポスト６Ａ内に配置される同軸接続部の給電線、ここでは内部導体７Ａのための給電線接地面として作用することである。金属ポスト６Ａは、円形、正方形、長方形、楕円形などの任意の適した断面を有してもよい。
【００５４】
接地面１Ａには、内部導体７Ａが通過する穴又は開口９Ａが設けられ、また、接地面の反対側には、入力アンテナポートとして作用する同軸コネクタ（図１には図示せず、図１Ａ参照）が設けられる。１つの実施形態における金属支持要素５Ａは、ボウタイアーム部分２Ａ２と一体を成す一体部品に形成される。そのような実施形態では、曲げられた単一の金属片が、ボウタイアーム部分２Ａ２及び金属支持要素５Ａを形成するために、ボウタイアーム部分２Ａ２の端部２Ａ’の中央に位置される接続領域２５Ａでほぼ９０°折り曲げられることによって使用されてもよい。金属支持要素５Ａは、例えば、ねじ又はボルトなどの任意の取り付け手段によって接地面１Ａに接続されてもよく、又は、半田付け又は同様の手段によって接地面に固定されてもよく、それにより、接地面に恒久的に固定され或いは取り外し可能に固定される。また、金属支持要素５Ａは、前述のような締結手段によって又は溶接、半田付けポップリベット又は同様の手段によってボウタイアーム部分２Ａ２の端部２Ａ’の中央部分に対して解放可能に又は固定的に取り付けられるようになっている別個の要素を備えてもよい。
【００５５】
ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２及びキャップ４Ａの形状及びサイズを適切に選択することによって、Ｅ面及びＨ面においてほぼ等しい放射を得ることが可能になる。そのための第１の理由は、キャップ付きボウタイが前述のようなコンパクトな八木アンテナを形成する又は八木アンテナとして作用すると言えるからであり、また、八木アンテナがほぼ等しいＥ面及びＨ面放射パターンを有するからである。第二に、更にキャップ付きボウタイアンテナ装置が比較的幅広いボウタイアーム（ほぼ正方形又は円形など）及び比較的幅広いキャップ（ボウタイアーム部分の長手方向延在部に対して垂直に比較的大きい幅を伴う正方形、円形、長方形）を有する場合、ボウタイアーム部分及びキャップにわたる電流分布はＥ面及びＨ面の両方で類似しており、それにより、Ｅ面及びＨ面の放射パターンが類似する。本発明がそのような幅広い蝶ボウタイアーム部分及びキャップを伴う実施形態に限定されないことは明らかなはずであり、これらは、Ｅ面内及びＨ面内でほぼ等しい放射をこれが望まれて問題となっている場合にもたらすことに更に寄与する有利な特徴となり得る。
【００５６】
前述のように、好適には、同軸給電線と同軸コネクタとを備える給電装置が、最大で約９０ＧＨｚ、或いは更には、最大で約１１０ＧＨｚの周波数のために、又は、マイクロ波実施及び最大で約１１０ＧＨｚのミリ波のために使用される。
【００５７】
ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２及びキャップ４Ａは、有利な実施形態では、金属シートから形成され、また、例えば、接地面１Ａから距離を隔ててボウタイアーム部分を及びボウタイアーム部分から距離を隔ててキャップ４Ａを支持して配置するためにプラスチック支持装置が使用される。
【００５８】
要素、ボウタイアーム部分、キャップなどは平面であるため、製造が容易で安価なコンパクトな構成が提供される。
【００５９】
ミリ波の場合、例えば約３０ＧＨｚを超える周波数の場合、他の給電装置が使用されることが好ましく、また、図６〜図８Ｊを参照して以下で徹底的に論じられるように、ミリ波における極めて小さいサイズに起因してボウタイアーム部分及びキャップのための支持を行うためにＰＣＢ技術又はオンウェーハ技術などが好適には使用される。ミリ波の場合、アンテナ装置はマイクロ波アンテナ装置よりもかなり小さくなければならないため、全ての要素が平面で平坦であることが極めて有利であり、それにより、製造が容易になる或いは更には製造が可能となる。
【００６０】
図１Ａは、図１のアンテナ装置１００を示す下方から見た概略斜視図であり、この場合、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２がアンテナ装置の給電のために設けられる側とは反対の接地面１Ａの側に同軸コネクタ８Ａが配置される。したがって、本発明によれば、アンテナの給電のために任意のバラン又は１８０°ハイブリッドを使用する必要がなく、これは極めて有利である。図１Ａに示される他の要素は、図１に関連して既に説明してしまっており、同じ参照番号を有するため、ここではこれ以上説明しない。
【００６１】
図１Ｂは、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２、接地面１Ａとここではボウタイアーム部分２Ａ１の端部２Ａ’の中央における突出部分との間に接続される金属導体ポスト６Ａの内部導体７Ａのための接地面として作用する金属支持要素５Ａ、及び、他方のボウタイアーム部分２Ａ２の端部２Ａ’の中央に接続される金属導体ポスト６Ａをより詳細に示す図１に示されるアンテナ装置１００の一部の拡大図である。ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２は、ほぼ半円形の端部を有する端部に向かって連続的に又は離散的に先細る異なる平坦な形状を有することができ、端部チップを備えてもよく、直線状であってもよく、双曲線の形状を有してもよく、楕円形又は三角形を成していてもよく、或いは、階段状等を成していてもよいことが明らかなはずである。多くの代替案が可能であり、そのうちの幾つかのみが示される。図１Ｂにおいても、接地面の反対側で同軸コネクタを備える内部導体７Ａを受けるための穴９Ａが接地面１Ａにある。キャップ４Ａは図１Ｂに示されない。
【００６２】
ボウタイアーム部分及びキャップの形状は、幅広い帯域幅にわたってインピーダンス整合に異なる影響を与え得る。例えば、純粋に長方形のボウタイアーム部分及びキャップは、低周波数帯域においてより良好なインピーダンス整合を有し、一方、六角形の形状を有するボウタイアーム部分及びキャップは、高周波数帯域においてより良好な性能を有する。したがって、異なる用途においては、ボウタイアーム部分及びキャップに関して異なる形状が使用される場合がある。更に、本発明に係るキャップ付きボウタイアンテナ装置を使用してコンパクトなアレイを形成するために、ボウタイアーム部分及びキャップに関して異なる形状が使用されてもよい。例えば、直線偏波キャップ付きボウタイアレイに関しては長方形の形状を使用することができ、一方、二重偏波アレイに関しては、要素を分離する（互いに接触しない）ために六角形の形状が使用されてもよい。円形の形状は、対称的であり、二重偏波に非常に適しており、製造が容易である。多くの変形が可能であり、これらは単なる数例にすぎず、本発明はこれらの例に決して限定されず、また、異なる実施に関して及び他の実施及び実施形態に関して先に提案された形状以外の形状が可能である。
【００６３】
図１Ｃは、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２及びキャップ４Ａを支持する２つのプラスチックポスト１１Ａ’、１１Ａ’を備える典型的な支持装置１１Ａを伴う図１と同様のアンテナ装置１００を示す。この特定の実施形態では、２つのプラスチックポスト１１Ａ’、１１Ａ’がそれぞれ、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２のそれぞれの穴を貫通して、該穴内にぴったりと嵌合し、それにより、それぞれのボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２は、接地面から所望の距離を隔てて所定位置に留まり、或いは、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２は、ポストにねじ込まれて、ポストに設けられる突起によって支持され、それにより、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２は、接地面１Ａの上方に所望の距離を隔てて固定される。この実施形態において、キャップ４Ａは、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２から所望の距離を隔ててプラスチックポスト１１Ａ’、１１Ａ’の上端に載置する。キャップ４Ａは、任意の適した態様でプラスチックポストに固定される。幾つかの実施形態において、キャップ４Ａにはポストを受ける穴又は凹部が設けられ、及び／又は、キャップは、プラスチックポストに溶接され、半田付けされ、又は、接着されてもよく、或いは、任意の適した態様でプラスチックポストに固定されてもよい。支持装置が、多くの異なる形態をとることができ、及び、もう一つの方法として、ボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２及びキャップ４Ａのそれぞれの１つを支持するための別個の要素、或いは、両方のボウタイアーム部分２Ａ１、２Ａ２を支持するための共通の装置、或いは更には、ボウタイアーム部分及び１つ以上のキャップを支持するための共通の装置又は構造体を備えてもよい。
【００６４】
図２は、図１のボウタイ構造体に類似するボウタイ構造体１０Ｂを備えるアンテナ装置１１０を備える実施形態を示す。アンテナ装置は、導電性材料から形成される２つのボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２を備え、これらのボウタイアーム部分は、ボウタイアーム断面内に配置されるとともに、ここではボウタイアーム部分の長手方向縁部に対して垂直なそれぞれの直線縁部で終端するテーパ部分２Ｂ’、２Ｂ’を伴う端部を備える。ボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２は、金属接地面１Ｂ（又は、別の実施形態ではＰＣＢ（プリント回路基板））の上側から距離を隔てて位置される。ボウタイアーム断面及び接地面１Ｂは、図１を参照して説明したように、平行に配置される。ボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２は、支持装置（図２に示されない）によって、好ましくはそれぞれのボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２のための共通の支持要素又は別個の支持要素を備える機械的な支持装置、例えば以下の図２Ｃに示されるような機械的な支持装置、又は、任意の他の適した支持装置によって、接地面１Ｂから距離を隔てて所定位置に保持される。
【００６５】
幾つかの実施形態において、アーム部分と接地面との間の距離は、同様に図１に示される実施形態に関連して論じられたように、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約８分の１である。距離がこの実施形態においても下端周波数帯域における波長の８分の１に限定されず、それよりも大きくても小さくてもよいことが明らかなはずである。所望の下端周波数が低ければ低いほど、距離は長くなるはずであり、逆もまた同様である。
【００６６】
２つのボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２の端部２Ｂ’、２Ｂ’は、同様に図１に示される実施形態に関連して論じられたように、互いから僅かな距離を隔てて位置され、この距離は動作周波数に依存する。
【００６７】
ボウタイアーム断面と平行に２つのボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２からここでは第２と距離ｄ２と呼ばれる距離を隔てて、略正方形の金属キャップを備えるキャッピング装置４Ｂが設けられる。金属キャップ４Ｂは、同様に図１の実施形態に関連して論じられたように、ボウタイアーム部分の端部２Ｂ’、２Ｂ’に対して中心付けられた態様で対称的に位置され、また、ボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２とキャッピング装置４Ｂとの間の距離ｄ２は、所望の動作周波数帯域の下端周波数における波長の約１／１６を占め、したがって、接地面１Ｂとボウタイアーム断面との間の距離ｄ１の約半分を占める。図１〜図１Ｃを参照して前述したものと同様の考察及び変形の可能性は、図２におけるような実施形態の場合にも適用可能であり、また、同様の要素は、同じ参照符号を有するが、「Ｂ」の指標が付される。
【００６８】
金属キャップは、もう一つの方法として、円形、長方形であってもよく、又は、任意の他の適した形状を成していてもよく、また、所望の動作周波数帯域の下端周波数における波長の約１／８（直径、正方形パッチの辺／長方形の長辺）にほぼ対応するサイズを有する（ここでも図１に関連する先の説明が参照される）。
【００６９】
図１〜図１Ｃに示される実施形態の場合と同様に、接地面１Ｂと一方のボウタイアーム部分２Ｂ２の端部２Ｂ’との間に金属支持要素５Ｂ２が配置され、金属支持要素５Ｂ２の主な目的は、給電線のための給電線接地面として作用することである。
【００７０】
給電装置２０Ｂは、図１に示される給電装置とは異なり、ここでは、アンテナ装置１１０の給電のために接地面１Ｂの反対側に配置される同軸コネクタ８Ｂ（図２には示されない；図２Ａ参照）と組み合わせて使用されるマイクロストリップ線路６Ｂを備える。金属支持体５Ｂ２は、ボウタイアーム部分２Ｂ２と接地面１Ｂとの間に接続され、金属支持体５Ｂ２と平行に配置されて例えば金属支持体５Ｂ２と関連付けられるとともに金属支持体５Ｂ２と同じ形状を成す基板ボード５Ｂ１上に配置されるマイクロストリップ線路６Ｂのための接地面として作用する。同軸接続部の内部導体７Ｂがここではマイクロストリップ線路６Ｂに半田付けされる。接地面には、内部導体７Ｂが通過する穴又は開口９Ｂが設けられ、また、接地面の反対側には、入力アンテナポートとして作用する同軸接続部の同軸コネクタ８Ｂ（図２Ａ参照）が設けられる。
【００７１】
１つの実施形態における金属支持要素５Ｂ２は、ボウタイアーム部分２Ｂ２と一体の一体部品に形成され、また、曲げられた単一の金属片が、ボウタイアーム部分２Ｂ２及び金属支持要素５Ｂ２を形成するために、先の実施形態に関連してより詳しく論じられたようにほぼ９０°折り曲げられることによって使用され得る。したがって、金属支持要素５Ｂ２は、例えば、ねじ、ボルト、ポップリベットなどの任意の取り付け手段によって接地面１Ｂに接続されてもよく、或いは、溶接、半田付け、接着によって又は同様に接地面に固定されてもよく、それにより、接地面に恒久的に固定され或いは取り外し可能に固定される。また、金属支持要素５Ｂ２は、前述のような締結手段によって又は溶接、半田付け又は同様の手段によってボウタイアーム部分２Ｂ２の端部２Ｂ’の中央部分に対して解放可能に取り付けられ又は固定的に取り付けられるようになっている別個の要素を備えてもよい。
【００７２】
ボウタイアーム部分及びキャップの形状及びサイズを適切に選択することにより、同様に図１の実施形態に関連して論じられたように、Ｅ面及びＨ面においてほぼ等しい放射を得ることが可能になる。
【００７３】
前述のように、好適には、給電装置２０Ｂは、最大で約９０ＧＨｚ、或いは更には、最大で約１１０ＧＨｚの周波数のために、又は、マイクロ波実施のために及び最大で約１１０ＧＨｚのミリ波のために使用される。
【００７４】
ボウタイアーム部分及びキャップは金属シートから形成され、また、例えば、接地面１Ｂから距離を隔ててボウタイアーム部分を及びボウタイアーム部分から距離を隔ててキャップ４Ｂを支持して配置するためにプラスチック支持装置が使用される。
【００７５】
図２Ａは、図２のアンテナ装置１１０を示す下方から見た概略斜視図であり、この場合、ボウタイアーム部分がアンテナ装置の給電のために設けられる側とは反対の接地面１Ｂの側に同軸コネクタ８Ｂが配置される。同様に図１、１Ａの実施形態に関連して論じられたように、そのような給電装置が使用される実施形態を本発明がカバーする場合であっても、同軸コネクタを使用することができ、また、アンテナの給電のためにいかなるバラン又は１８０°ハイブリッドも使用する必要がないことは極めて有利である。図２Ａに示される他の要素は、図２に関連して既に説明してしまっており、したがって、ここではこれ以上説明しない。
【００７６】
図２Ｂは、ボウタイアーム部分２Ｂ１，２Ｂ２、基板ボード５Ｂ１上に配置されるマイクロストリップ線路６Ｂのための接地面として作用する金属支持要素５Ｂ２、及び、同軸コネクタ８Ｂの内部導体７Ｂ（図２Ａ参照）をより詳細に示す図２に示されるアンテナ装置１１０の一部の拡大図である。ボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２は、端部に向かって連続的に又は離散的に先細る異なる平坦な形状を有することができ、ほぼ半円形の端部を有することができ、端部チップを備えてもよく、直線状の端部を有してもよく、双曲線の形状を有してもよく、楕円形又は三角形を成していてもよく、階段状等を有していてもよいことが明らかなはずである。多くの代替案が可能であり、そのうちの幾つかのみが示される。図２Ｂには、接地面の反対側に同軸コネクタを備える内部導体１７Ｂを受けるようになっている接地面１Ｂの開口又は穴９Ｂも示される。キャップ４Ｂは図２Ｂには示されない。
【００７７】
図２Ｃは、ボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２を支持するための第１の支持装置部分１１Ｂとキャップ４Ｂを支持するための第２の支持装置部分１２Ｂとを備える典型的な支持装置を伴う図２と同様のアンテナ装置１１０を示す。第１の支持装置部分１１Ｂは４つのプラスチックポスト１１Ｂ’、．．．、１１Ｂ’を備え、そのうちの２つはそれぞれ、対応するボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２を支持するようになっているとともに、好ましくは他のボウタイアーム部分２Ｂ２，２Ｂ１の他の対向する端部から離れたボウタイアーム部分２Ｂ１，２Ｂ２の端部２Ｂ’、２Ｂ’で、それぞれのボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２と接地面１Ｂとの間に配置される。第２の支持装置部分１２Ｂも、ここでは実質的に略正方形のキャップ４Ｂの隅で、ボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２とキャップ４Ｂとの間に対を成して配置される４つのプラスチックポスト１２Ｂ’、．．．、１２Ｂ’を備える。キャップ４Ｂは、任意の適切な態様でプラスチックポスト１２Ｂ’、．．．、１２Ｂ’に固定される。幾つかの実施形態において、キャップ４Ｂにはポストを受けるための穴又は凹部が設けられ、及び／又は、キャップは、プラスチックポストに溶接され、半田付けされ、接着され、又は、同様にされてもよい。図２と同様の給電装置を伴う実施形態においても、図１Ｃと同様の支持装置を代わりに使用することができる。
【００７８】
支持装置が、多くの異なる形態をとることができるとともに、ボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２及びキャップ４Ｂを支持するための別個の要素、或いは、両方のボウタイアーム部分２Ｂ１、２Ｂ２を支持するための共通の装置、或いは更には、ボウタイアーム部分及び１つ以上のキャップを支持するための共通の装置又は構造体を備えることができる。
【００７９】
図３は、同一平面内に配置される導電性材料から形成される２つの平坦なボウタイアーム部分２Ｃ１、２Ｃ２を伴うボウタイ構造体１０Ｃを備える本発明に係るボウタイアンテナ装置１２０の更なる他の実施形態を示し、この場合、ボウタイアーム部分のそれぞれの狭い方の端部２Ｃ’、２Ｃ’は、金属接地面１Ｃの上面から距離を隔てて、実質的に互いの方へと向いて互いに対向するようになっている。ボウタイアーム断面及び接地面１Ｃは、図１、２を参照して説明した実施形態に関連して論じられたように平行に配置される。ボウタイアーム部分２Ｃ１、２Ｃ２は、支持装置（図１に示されない）、例えば図１Ｃ又は図２Ｃを参照して説明したような支持装置、又は、ボウタイアーム部分を接地面１Ｃから所望の距離を隔てて保持するための任意の他の適した支持装置によって接地面１Ｃから距離を隔てて所定位置に保持される。幾つかの実施形態において、距離は、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約８分の１を占めるが、この実施形態でも、距離は、同様に図１に関連して論じられたように下端周波数帯域における波長の８分の１に限定されず、同様の考察及び変形の可能性が適用され、距離をより大きく及びより小さくすることができる。所望の下端周波数が低ければ低いほど、距離は長くなるはずであり、逆もまた同様である。
【００８０】
２つのボウタイアーム部分２Ｃ１、２Ｃ２の端部２Ｃ’、２Ｃ’は、それが非常に小さくなければならない少なくとも高周波用途のため、動作周波数に依存する僅かな距離、好ましくはλ／１０未満の距離を互いから隔てて位置され、λは所望の周波数帯域の下端周波数における波長であり、より低い周波数の場合には、距離はそれほど重要ではなく、これは他の実施形態にも当てはまる。
【００８１】
ボウタイアーム断面と平行に２つのボウタイアーム部分２Ｃ１、２Ｃ２から距離を隔てて、略円形の金属キャップを備えるキャッピング装置４Ｃがボウタイアーム部分の平面と平行に配置される。金属キャップ４Ｃはボウタイアーム部分の端部２Ｃ’、２Ｃ’に対して中心付けられて配置され、また、ボウタイアーム部分２Ｃ１、２Ｃ２とキャップ４Ｂとの間の距離は、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約１６分の１を占め、したがって、この出願において前述したように、接地面１Ｃとボウタイアーム断面との間の距離の約半分を占める。
【００８２】
キャップ４Ｃは、ここでは、対称的に位置される円形パッチを備え、この円形パッチは、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約１／８にほぼ対応する直径を有する。
【００８３】
円形キャップ４Ｃを使用することにより、高度の対称性が得られ、製造及び実装も非常に容易である。
【００８４】
ボウタイアンテナ装置１２０も、ボウタイアーム部分２Ｃ１、２Ｃ２が湾曲されるという点において図１に示されるボウタイアンテナ装置１００とは異なる。他の点では、ボウタイアンテナ装置１２０は、図１〜図１Ｃを参照して説明したボウタイアンテナ装置１００と同様であり、同様の要素は、同じ参照番号を有するが、「Ｃ」の指標が付される。
【００８５】
湾曲したボウタイアーム部分を使用することによって、高周波範囲でインピーダンス整合を向上させることができ、一方、低周波範囲ではやや悪いが許容可能であることが達成される。したがって、ボウタイアーム及びキャップの様々な形状を使用して、様々な周波数範囲でインピーダンス整合を強調することができる。
【００８６】
接地面１Ｃと一方のボウタイアーム部分２Ｃ２の端部２Ｃ’との間に金属支持要素５Ｃが配置され、この金属支持要素は、金属導体ポスト６Ｃ内に配置される同軸接続部の給電線、すなわち、内部導体７Ｃのための接地面として作用する。接地面には、内部導体７Ｃのための穴又は開口９Ｃが設けられ、また、接地面の反対側には、入力アンテナポートとして作用する同軸コネクタ８Ｃ（図３Ａ参照）が設けられる。金属支持要素５Ｃは、他の実施形態に関連して説明したように、ボウタイアーム部分２Ｃ２と一体である一体部品に形成されてもよく、また、例えば、ねじ又はボルト、リベットなどの任意の取り付け手段によって接地面１Ｃに接続されてもよく、或いは、溶接、半田付け、接着又は同様の手段によって接地面に固定されてもよく、それにより、接地面に恒久的に固定され或いは取り外し可能に固定されてもよい。或いは、金属支持要素５Ｃは、前述のような締結手段によって又は溶接、半田付け又は同様の手段によってボウタイアーム部分２Ｃ１の端部２Ｃ’の中央部分に対して解放可能に又は固定的に取り付けられるようになっている別個の要素を備えてもよい。
【００８７】
金属ポスト６Ｃは、同様に図１を参照して論じられたように、また、ボウタイアーム部分及びキャップの形状及びサイズの適切な選択によって、円形、正方形、長方形、楕円形などの任意の適した断面を有してもよく、本出願において先に論じられたように、Ｅ面内及びＨ面内でほぼ等しい放射をこれが問題となっている場合に得ることが可能となる。
【００８８】
また、前述のように、好適には、同軸給電線と同軸コネクタとを備える給電装置が、最大で約９０ＧＨｚ、或いは更には、最大で約１１０ＧＨｚの周波数のために使用される。
【００８９】
ボウタイアーム部分及びキャップは金属シートから形成され、また、例えば、接地面１Ｃから距離を隔ててボウタイアーム部分を及びボウタイアーム部分から距離を隔ててキャップ４Ｃを支持して配置するためにプラスチック支持装置が使用される。
【００９０】
ミリ波の場合、例えば約９０ＧＨｚを超える又は約１１０ＧＨｚを超える周波数の場合、他の給電装置が使用されることが好ましく、また、ミリ波周波数、特に約３０ＧＨｚを超える周波数における小さいサイズに起因してボウタイアーム部分及びキャップのための支持を行うためにＰＣＢ技術又はオンウェーハ技術などが好適には使用され、これは、この出願で論じられる全ての実施形態に適用できる。
【００９１】
図３Ａは、図３のアンテナ装置１２０を示す下方から見た概略斜視図であり、この場合、ボウタイアーム部分がアンテナ装置の給電のために設けられる側とは反対の接地面１Ｃの側に同軸コネクタ８Ｃが配置される。図３Ａに示される他の要素は、図３に関連して既に説明してしまっており、ここではこれ以上説明しない。また、図１、１Ａに示される実施形態も参照される。
【００９２】
図４は、二重偏波アンテナ装置１３０を備える実施形態を示す。
【００９３】
二重偏波アンテナ装置は実際には２つのボウタイ構造体１０Ｄ’、１０Ｄ’’を備え、各ボウタイ構造体は、この実施形態では図１の実施形態に関連して説明されたボウタイアーム部分に類似する、導電性材料から形成されるとともに同一平面内に配置される２つのボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２；２Ｄ２、２Ｄ３を備える。他の点でも、アンテナ装置１３０は、図１のアンテナ装置１００に類似するが、１つではなく２つの偏波を含むという違いがある。図１に関連して既に説明した同様の要素は、同じ参照番号を有するが、「Ｄ」の指標が付され、したがって、ここでは詳細に説明されない。また、単偏波ではない構成に関しても同様の変形可能性が網羅されるべきである。
【００９４】
二重偏波をもたらすために、アンテナ装置１３０は３つのボウタイアーム部分２Ｄ１，２Ｄ２，２Ｄ３を備え、そのうち１つのボウタイアーム部分２Ｄ２が２つのボウタイ構造体１０Ｄ’、１０Ｄ’’に関して共通である。この実施形態では、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３が六角形の形状を有する。ボウタイアーム部分が任意の他の適切な形状、すなわち、三角形、正方形、切り取られた外側の角を伴う正方形、他の端部に面するそれぞれの端部２Ｄ’に向かって湾曲する及び／又は離散的又は連続的に先細る形状を有してもよいことが明らかなはずである。六角形状の使用によって要素（ボウタイアーム部分）の分離が容易になり、これは二重偏波装置にとって有利である。
【００９５】
したがって、アンテナ装置１３０は、金属接地面１Ｄと、接地面１Ｄから同じ距離を隔てて同じ平面内に位置される３つのボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３とを備える。ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３は、支持装置（図４に示されない）によって、好ましくはそれぞれのボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３のための共通の支持要素又は別個の支持要素を備える機械的な支持装置（例えば図４Ｃ参照）によって、接地面１Ｄから距離を隔てて所定位置に保持される。本発明がいかなる特定の支持装置にも限定されず、接地面１Ｄから所望の距離を隔ててボウタイアーム部分を保持するために支持装置を多くの異なる態様で設けることができることが明らかなはずである。幾つかの実施形態において、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３と接地面１Ｄとの間の距離は、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約８分の１を占める。他の実施形態の場合と同様に、距離が下端周波数帯域における波長の８分の１に限定されず、それよりも大きくても小さくてもよいことが明らかなはずである。所望の下端周波数が低ければ低いほど、距離は長くなるはずであり、逆もまた同様である。
【００９６】
互いに対向してそれぞれのボウタイ構造体１０Ｄ’、１０Ｄ’’を形成する２つのそれぞれのボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２；２Ｄ２、２Ｄ３の端部２Ｄ’、２Ｄ’、２Ｄ’、２Ｄ’は、僅かな距離、例えば約λ／１０未満或いは更にはλ／１０よりもかなり小さい距離を隔てて位置され、λは、所望の周波数帯域の下端周波数における波長である。
【００９７】
ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３から距離を置いて、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３と平行に、ここでは２つの略正方形の金属キャップを備える２つのキャッピング装置４Ｄ１、４Ｄ２が位置される。金属キャップ４Ｄ１、４Ｄ２は互いに対向するボウタイアーム部分の端部２Ｄ’、２Ｄ’、２Ｄ’、２Ｄ’に対して中心付けられて位置され、また、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３とキャップ４Ｄ１、４Ｄ２との間の距離は、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約１／１６を占め、したがって、接地面１Ｄとボウタイアーム断面との間の距離の約半分を占める。
【００９８】
各キャップ４Ｄ、４Ｄは、それぞれのボウタイアーム部分の長手方向延在部の方向で対称的に位置されるパッチを備えることが好ましく、ボウタイアーム部分の上方に各キャップが位置され、また、各キャップは、正方形であってもよいが、円形、長方形でもよく、或いは、任意の他の適した形状を成してもよく、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約１／８（直径、正方形パッチの辺／長方形の長辺）にほぼ対応するサイズを有する。
【００９９】
接地面１Ｄとボウタイアーム部分２Ｄ２の端部２Ｄ’との間に金属支持要素５Ｄ１が配置され、この金属支持要素５Ｄ１の主な目的は、金属導体ポスト６Ｄ１内に配置される同軸接続部の給電線、ここでは内部導体７Ｄ１のための給電線接地面として作用することである。接地面には、内部導体７Ｄ１が通過する穴又は開口９Ｄ１が設けられ、また、接地面の反対側には、第１の偏波のための入力アンテナポートとして作用する同軸コネクタ８Ｄ１（図４Ａ参照）が設けられる。
【０１００】
同様に、接地面１Ｄとボウタイアーム部分２Ｄ３の端部２Ｄ’との間に金属支持要素５Ｄ２が配置され、この金属支持要素５Ｄ２の主な目的は、金属導体ポスト６Ｄ２内に配置される同軸接続部の給電線、ここでは内部導体７Ｄ２のための給電線接地面として作用することである。接地面には、内部導体７Ｄ２が通過する穴又は開口９Ｄ２が設けられ、また、接地面の反対側には、第２の偏波のための入力アンテナポートとして作用する同軸コネクタ８Ｄ２（図４Ａ参照）が設けられる。
【０１０１】
金属支持要素５Ｄ１、５Ｄ２は、それぞれのボウタイアーム部分２Ｄ２、２Ｄ３と一体を成す一体部品に形成されてもよい。その後、曲げられた単一の金属片が、それぞれのボウタイアーム部分及び金属支持要素を形成するために、図１に関連して前述したようにほぼ９０°曲げられることによって使用されてもよい。金属支持要素５Ｄ１、５Ｄ２は、例えば、ねじ、ボルト、リベットなどの任意の取り付け手段によって接地面１Ｄに接続されてもよく、又は、溶接、半田付け又は同様の手段によって接地面に固定されてもよく、それにより、接地面に恒久的に固定され或いは取り外し可能に固定されてもよい。また、金属支持要素は、前述のような締結手段によって又は溶接、半田付け又は同様の手段によってそれぞれのボウタイアーム部分のそれぞれの端部２Ｄ’の中央部分に対して解放可能に取り付けられ又は固定的に取り付けられるようになっている別個の要素を備えてもよい。
【０１０２】
金属導体ポスト６Ｄ１、６Ｄ２は、円形、正方形、長方形、楕円形などの任意の適した断面を有してもよい。
【０１０３】
ボウタイアーム部分及びキャップの形状及びサイズを適切に選択することにより、同様に本出願で先に論じられたように、Ｅ面及びＨ面において等しい放射を得ることが可能になる。また、放射の方向も、形状及びサイズの対応する選択によって所望の態様で制御又は影響されてもよい。
【０１０４】
したがって、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、キャップ４Ｄ１、支持体５Ｄ１、金属導体ポスト６Ｄ１、内部導体７Ｄ１、穴９Ｄ１が第１の偏波のために使用され、一方、ボウタイアーム部分２Ｄ２、２Ｄ３、キャップ４Ｄ２、支持体５Ｄ２、金属導体ポスト６Ｄ２、内部導体７Ｄ２、穴９Ｄ２が第２の偏波のために使用される。
【０１０５】
前述のように、好適には、２つの同軸給電線と２つの同軸コネクタとを備える給電装置が、最大で約９０ＧＨｚ、或いは更には、最大で約１１０ＧＨｚの周波数のために、又は、少なくともマイクロ波実施のために使用される。
【０１０６】
同様に例えば図１に関連して論じられたように、マイクロ波実施のため、ボウタイアーム部分及びキャップは金属シートから形成され、また、好適には、接地面１Ｄから距離を隔ててボウタイアーム部分を及びボウタイアーム部分から距離を隔ててキャップ４Ｄ２、４Ｄ２を支持して配置するためにプラスチック支持装置が使用される。
【０１０７】
全ての要素、ボウタイアーム部分、キャップ等は平面であるため、非常にコンパクトであるとともにこれまで知られている装置よりも製造が容易な二重偏波装置が提供され、加えて、２つの同軸コネクタを使用して二重偏波装置に給電できるため、バランや１８０ハイブリッドの使用が不要になり、その結果、より良い性能（ＵＷＢ帯域）及びより単純な幾何学的形態がもたらされる。
【０１０８】
ミリ波の場合、例えば約３０ＧＨｚを超える又は９０ＧＨｚを超える或いは約１１０ＧＨｚを超える周波数の場合、他の給電装置を使用する必要があり又は他の給電装置が使用されるのが好ましく、また、同様にこの出願において先に言及されたように、ミリ波における極めて小さいサイズに起因してボウタイアーム部分及びキャップのための支持を行うためにＰＣＢ技術又はオンウェーハ技術などが好適には使用される。
【０１０９】
図４Ａは、接地面１Ｄの他の側で、すなわち、ボウタイアーム部分等が位置される側とは反対の側で穴９Ｄ１、９Ｄ２の周りに配置される同軸コネクタ８Ｄ１、８Ｄ２を示す、装置１３０の下方から見た斜視図である。他の要素については、図４を参照して既に説明したので、ここではこれ以上説明しない。
【０１１０】
図４Ｂは、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３、金属導体ポスト６Ｄ１、６Ｄ２の内部導体７Ｄ１、７Ｄ２のためのそれぞれの接地面として作用するとともに接地面１Ｄとボウタイアーム部分２Ｄ２、２Ｄ３の端部２Ｄ’、２Ｄ’との間に接続される金属支持要素５Ｄ１、５Ｄ２、及び、それぞれの対向するボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２の端部２Ｄ’、２Ｄ’の中央に接続される金属導体ポスト６Ｄ１、６Ｄ２をより詳細に示す図４に示されるアンテナ装置１００の一部の拡大図である。前述したように、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３は、ほぼ半円形の端部を有する端部に向かって連続的に又は離散的に先細る異なる平坦な形状を有することができ、端部チップを備えてもよく、直線状であってもよく、双曲線の形状を有してもよく、楕円形又は三角形を成していてもよく、或いは、階段状等を成していてもよい。キャップ４Ｄ１、４Ｄ２は図４Ｂには示されない。
【０１１１】
図４Ｃには、典型的な支持装置１０Ｄを伴う図４と同様のアンテナ装置１３０が示される。支持装置１０Ｄは、ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３を支持するように配置される３つのプラスチックポスト３２Ｄ’、３２Ｄ’（図４Ｃには２つのみが示される）を備える第１のアーム部分支持手段を伴う第１の支持装置部分と、キャップ４Ｄ１、４Ｄ２のそれぞれを支持するための多数のプラスチックポストを備えるキャップ支持手段を伴う第２の支持装置部分とを備える。
【０１１２】
ボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３は、接地面１Ｄから所望の距離を隔てて、プラスチックポスト３２Ｄ’、３２Ｄ’の上端部に載置する。これらのボウタイアーム部分は、任意の適した態様でプラスチックポスト３２Ｄ’、３２Ｄ’に固定される。幾つかの実施形態において、２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３には、ポストを受けるように断面及び形状が適合された凹部が設けられ、又は、ボウタイアーム部分はプラスチックポストに接着され、溶接され、又は、半田付けされてもよい。第２の支持装置部分、すなわち、キャップ支持手段は、ここでは、キャップ４Ｄ１を第１及び第２のボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２上に支持するように配置される４つのプラスチックポスト３４Ｄ１’、３４Ｄ１’、３４Ｄ１’、３４Ｄ１’と、キャップ４Ｄ２を第２及び第３のボウタイアーム部分２Ｄ２、２Ｄ３上に支持するように配置される４つのプラスチックポスト３４Ｄ２’、３４Ｄ２’、３４Ｄ２’、３４Ｄ２’とを備える。キャップを支持するように配置されるプラスチックポストは、それぞれのキャップごとに２つのプラスチックポストがボウタイアーム部分のうちの一方に配置されるように配置され、ボウタイアーム部分の上方にそれぞれのキャップが特定の距離を隔てて保持されるようになっており、また、他方のボウタイアーム部分上に２つのプラスチックポストが配置され、他方のボウタイアーム部分の上方にそれぞれのキャップが配置され、すなわち、それぞれのボウタイ構造体ごとに４つのキャップ支持プラスチックポストが存在する。しかしながら、支持装置が、多くの異なる形態をとることができるとともに、ボウタイアーム部分及びキャップを支持するための別個の要素、或いは、ボウタイアーム部分の全部又は一部を支持するための共通の装置、或いは更には、多数のボウタイアーム部分及び１つ以上のキャップを支持するための共通の装置又は構造体を備えることが明らかなはずである。プラスチックポストの数もまた異なっていてもよく、例えばキャップの形状にも応じて、例えば、それぞれのボウタイアーム部分ごとに複数のプラスチックポストが存在してもよく、及び／又は、それぞれのキャップごとにより少ないプラスチックポストが存在してもよい。
【０１１３】
他の点では、装置１３０の要素は、図４、図４Ａ、図４Ｂを参照して既に説明されているので、ここではこれ以上説明しない。
【０１１４】
図４Ｄは、キャップ４Ｄ１、４Ｄ２がボウタイアーム部分２Ｄ１、２Ｄ２、２Ｄ３の上方にどのように配置されているのかを示すアンテナ装置１３０の概略平面図である。全ての要素は、図４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃを参照して既に説明されているので、ここでは更に説明されない。
【０１１５】
図５は、二重偏波ＭＩＭＯアンテナのための２×２アレイを備える二重偏波アンテナ装置１４０を備える実施形態を示す。本発明によれば、４つのキャップ付きボウタイ、又は、２つのボウタイアーム部分をそれぞれが備える２つのボウタイ構造体が、２×２二重偏波をもたらすために使用される。
【０１１６】
アンテナ装置１４０は、共通の接地面１Ｅと、４つのボウタイ構造体１０Ｅ’、１０Ｅ’’、１０Ｅ’’’、１０Ｅ’’’’とを備え、それぞれのボウタイ構造体は、同様に先の実施形態に関連してより完全に説明されたように、導電性材料により形成されるとともに接地面１Ｅの上方に距離を隔てて同一平面内に配置される２つのボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２；２Ｅ２、２Ｅ３；２Ｅ３、２Ｅ４；２Ｅ４、２Ｅ１を備える。材料、距離、形状等に関する限り、同様の考察及び変更がアンテナ装置１４０に関しても適用可能であり、したがって本明細書ではこれ以上論じない。アンテナ装置１４０は、２×２アレイと、例えば図１に関連して前述したものと同様のボウタイアーム部分、キャップ、接地面などによって形成される２つの偏波とを備え、また、同様の要素は、同じ参照番号を有するが、「Ｅ」の指標が付されており、したがって、この特定の実施形態に関連する特徴及び特性が関与する範囲を除き、ここでは詳細に説明しない。
【０１１７】
アンテナ装置１４０は４つのボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４を備え、ボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４のそれぞれは２つのボウタイ構造体の一部を形成し、すなわち、各ボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４は、２つのキャップ付きボウタイ構造体のために再利用されると言うことができる。４つのボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４は、ここでは、六角形の形状を有するとともに、接地面１Ｅから所望の距離を隔てて対称中心の周りに対称的に配置され、ボウタイアーム部分はそれぞれ２つの直交配置される端部２Ｅ’、２Ｅ’を有し、これらの端部は、同様に特に図１及び図４に関連して説明したように、互いに平行に互いから僅かな距離を隔てて配置される他のそれぞれのボウタイアーム部分の端部２Ｅ’、２Ｅ’と対向するように配置される。任意の他の適切な形状、すなわち、正方形、切り取られた外側の角を伴う正方形、他の端部に面するそれぞれの端部２Ｅ’に向かって湾曲する及び／又は離散的又は連続的に先細る形状等を有するボウタイアーム部分も使用できるが、六角形状のボウタイアーム部分が、とりわけ要素の分離を目的とした二重偏波アンテナ装置にとって非常に有利であることが明らかなはずである。
【０１１８】
したがって、アンテナ装置１４０は、金属接地面１Ｅと、接地面１Ｅから同じ距離を隔てて１つの平面内に位置される４つのボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４とを備える。
【０１１９】
ボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４は、支持装置（図５には示されない）、好ましくは例えば図４Ｃに関連して説明された支持装置と同様であるが４つのボウタイアーム部分と４つのキャップとを支持するようになっている機械的支持装置によって接地面１Ｅから距離を隔てて所定位置に保持される。本発明がいかなる特定の支持装置にも限定されず、接地面１Ｅから所望の距離を隔てて位置される平面内にボウタイアーム部分を保持するとともにボウタイアーム部分から所望の距離を隔ててキャップを保持するために支持装置を多くの異なる態様で設けることができることが明らかなはずである。幾つかの実施形態において、ボウタイアーム部分と接地面１Ｅとの間の距離は、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約８分の１を占める。この実施形態においても距離が８分の１に限定されず、それよりも大きくても小さくてもよいことが明らかなはずである。所望の下端周波数が低ければ低いほど、距離は長くなるはずであり、逆もまた同様である。
【０１２０】
互いに対向してそれぞれのボウタイ構造体１０Ｅ’、．．、１０Ｅ’’’’を形成する２つのそれぞれのボウタイアーム部分の端部２Ｅ’、．．．、２Ｅ’は、僅かな距離、例えば約λ／１０未満の距離を隔てて位置され、λは、所望の周波数帯域の下端周波数における波長である。
【０１２１】
ボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４から距離を隔てて、ボウタイアーム断面と平行に、ここでは４つの略正方形の金属キャップを備える４つのキャッピング装置４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４が位置される。金属キャップ４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４は互いに対向するボウタイアーム部分の端部２Ｅ’，．．．，２Ｅ’に対して対称的に位置され、また、ボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４とキャップ４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４との間の距離は、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約１／１６を占め、したがって、接地面１Ｅとボウタイアーム断面との間の距離の約半分を占める。
【０１２２】
各キャップ４Ｅ１、４Ｅ２、４Ｅ３、４Ｅ４は、少なくともそれぞれのボウタイアーム部分の長手方向延在部に沿う方向で対称的に位置されるパッチを備えることが好ましく、ボウタイアーム部分の上方に各キャップが位置され、また、各キャップは、正方形であってもよいが、円形、長方形でもよく、或いは、任意の他の適した形状を成してもよく、所望の動作周波数帯域内の下端周波数における波長の約１／８（直径、正方形パッチの辺／長方形の長辺）にほぼ対応するサイズを有する。
【０１２３】
金属支持要素５Ｅ１、５Ｅ２、５Ｅ３、５Ｅ４は、接地面１Ｅとそれぞれのボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２、２Ｅ３、２Ｅ４の端部２Ｅ’との間に配置され、金属支持要素５Ｅ１、５Ｅ２、５Ｅ３、５Ｅ４の主な目的は、例えば図１及び図４に示される実施形態に関連して論じられたように、それぞれの金属導体ポスト６Ｅ１、６Ｅ２、６Ｅ３、６Ｅ４内に配置される同軸接続部のそれぞれの給電線、ここでは内部導体７Ｅ１、７Ｅ２、７Ｅ３、７Ｅ４のための給電線接地として作用することである。接地面には、内部導体７Ｅ１、７Ｅ２、７Ｅ３、７Ｅ４が通過する４つの穴又は開口９Ｅ１、９Ｅ２、９Ｅ３、９Ｅ４が設けられ、また、接地面１Ｅの反対側には、第１及び第２の偏波のための入力アンテナポートとして作用する４つの対応する同軸コネクタが設けられる（図４Ａ参照）。ボウタイアーム部分２Ｅ１、２Ｅ２及びキャップ４Ｅ１は、ボウタイアーム部分２Ｅ３、２Ｅ４及びキャップ４Ｅ３によって形成されるボウタイ構造体１０Ｅ’’’と同じ第１の偏波を伴うボウタイ構造体１０Ｅ’を形成し、一方、ボウタイアーム部分２Ｅ２，２Ｅ３とキャップ４Ｅ２とにより形成されるボウタイ構造体１０Ｅ’’、及び、ボウタイアーム部分２Ｅ４、２Ｅ１とキャップ４Ｅ４とにより形成されるボウタイ構造体１０Ｅ’’’’は、第２の直交偏波を成す。したがって、１つのポートが水平偏波のために使用されてもよく、１つのポートが垂直偏波のために使用されてもよい。
【０１２４】
本出願において前述したように、金属支持要素は、例えば、ねじ、ボルト又はリベットなどの任意の取り付け手段によって接地面１Ｅに接続されるべき、又は、溶接、半田付け、接着又は同様の手段によって接地面に固定されるべき、したがって、接地面に恒久的に固定され又は取り外し可能に固定されるべきそれぞれのボウタイアーム部分と一体を成す一体部品に形成されてもよく、或いは、前述した締結手段によって又は溶接、半田付け、又は、同様の手段によってそれぞれのボウタイアーム部分に解放可能に取り付けられる又は固定的に取り付けられるようになっている別個の要素として形成されてもよい。
【０１２５】
金属導体ポスト６Ｅ１、６Ｅ２、６Ｅ３、６Ｅ４は、円形、正方形、長方形、楕円形などの任意の適した断面を有してもよい。
【０１２６】
最も好適には、同軸給電線と同軸コネクタとを備える給電装置が、少なくとも最大で約９０ＧＨｚ、或いは更には、最大で約１１０ＧＨｚの周波数のために、又は、少なくともマイクロ波実施のために使用されるが、本発明はこれに限定されない。
【０１２７】
前述の実施形態に関連して説明したような平坦な金属要素などが使用され、本明細書中に記載されるようなボウタイアーム部分の特定の装置が使用されるという事実に加えて、とりわけ１つのボウタイアーム部分が２つのボウタイ構造体の一部を形成するようにボウタイアーム部分が再使用されるアンテナ装置１４０により、高い放射効率（要素間の低い相互結合）も有する非常にコンパクトな２×２アレイが提供され、これは極めて有利である。
【０１２８】
本発明を多くの方法で変えることができることは明らかなはずである。ボウタイアーム部分又はアンテナ要素及びキャップは、好ましくは、金属、例えばＣｕ、Ａｌ、又は、類似の特性を有する材料、或いは、合金を備える導電性材料から形成される。
【０１２９】
別の給電装置を使用することができ、９０ＧＨｚ又は１１０ＧＨｚを超えるバラン又は１８０°ハイブリッド（別個の回路として実現されるバラン）が使用されてもよく、また、より低い周波数の場合にも、例えば２つの平衡給電ポイントから単一の同軸ケーブル又はマイクロストリップ線路を備えるシングルエンドポートへの移行を行うためにそのような給電装置を使用することができるが、複雑さが増し、また、前述のように同軸コネクタを代わりに使用できることが利点である。
【０１３０】
そのような場合、バラン又は１８０°回路が、接地面又はＰＣＢの裏面で実現されなければならず、或いは、バラン又は１８０°回路がボウタイアンテナ装置自体の性能と相互作用しない接地面又はＰＣＢの前面の一部で実現されなければならない。このとき、２つのポートを差動励起することができ、それにより、単一の直線偏波を伴う１ポートアンテナを備えるアンテナ装置が提供される。
【０１３１】
別の実施形態では、任意のコネクタ、好ましくは同軸コネクタ、又は、幾つかの実施形態では、バラン又は１８０ハイブリッドが、任意の所望の態様で設けられて配置されてもよく、また、ポートは、マイクロストリップ伝送線路及び／又はバランをそれぞれの導電要素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、前記同軸コネクタ、マイクロストリップ線路、及び／又は、バランは、導電接地面又はＰＣＢの裏面（又は前面）に配置される。
【０１３２】
異なる数のボウタイアーム部分を異なる態様で接地面上又はＰＣＢ上に配置することができ、また、これらのボウタイアーム部分は、異なる数のポート、例えば、多数の差動励起されるポート又は多数の独立に励起されるポート等をアンテナ装置に与える。
【０１３３】
本発明に係る２×２ボウタイアンテナ装置のサイズは、一般に、下端周波数における波長の３分の１を占め、これはＵＷＢアンテナの通常のサイズ（半波長）よりも小さい。
【０１３４】
図６は、多層キャップ付きボウタイアンテナを備えるボウタイアンテナ装置１５０の実施形態を示す。ここでは、ボウタイアンテナ装置は、先の実施形態に関連して論じられたように、ボウタイアーム断面内に配置される導電性材料から形成される２つのボウタイアーム部分５４２、５４２、５４２’、５４２’（図６Ｆ参照）を備える１つのボウタイ構造体を備える。ボウタイアンテナ装置１５０は、ミリ波、例えば約３０ＧＨｚを超える或いは９０又は１１０ＧＨｚを超える周波数に特に適しており、したがって、適切な給電装置が使用され、また、ここでは５つの層を備える多層ＰＣＢ構造体が、ミリ波における極めて小さいサイズに起因してボウタイアーム部分及びキャップのための支持を行うために使用される。下端層５１が第１の層と称され、その後に第２の層５２、第３の層５３、第４の層５４、及び、第５の層５５が続き、第５の層５５の上には、導電性材料、例えば金属のキャップ４Ｆが配置される。
【０１３５】
第１の層５１は、基板の両側に配置される上側金属シート５１０’及び下側金属シート５１０’’を備える。図６Ａは、ＰＣＢ基板５１０’’’（図６Ｃ参照）上に配置される金属シート５１０、共平面導波管を形成する複数のビアホール５１Ｂ、及び、貫通ビア５４４（図６Ａに示されない；図６Ｉ参照）によって給電するための金属シート５１０におけるビアホール５１１を備える第１の層５１の上面を示す。
【０１３６】
図６Ｂは、ＰＣＢ基板の第１の層５１の下側金属シート５１０’’を示し、この場合、対応する複数の金属シートは、ビアホール５１Ｂとマイクロストリップ線路５１Ｄとを相互に接続して、共平面導波管と給電用の対応するビアホール５１１とを形成する。
【０１３７】
図６Ｃは、上側金属シート５１０’と下側金属シート５１０’’との間に配置される第１の層５１の基板５１０’’’を示し、これも対応するビアホール５１Ｂ、５１１を備える。
【０１３８】
図６Ｄは、図６のボウタイアンテナ装置１５０の第２の層５２を示す。第２の層５２は、基板層５２０、Ｔ字型の金属線パッチ５２Ｃ、ビアホール５２Ｂ、及び、貫通給電ビアのためのビアホール５２１を備える。
【０１３９】
図６Ｅは、対応するビアホール５３Ｂ、５３１を有する基板５３０のみから形成されるボウタイアンテナ装置１５０の第３の層５３を示す。
【０１４０】
図６Ｆは、基板５４０、ボウタイアーム部分５４２、５４２、及び、上側ボウタイアーム部分５４２、５４２を基板５４０の下方に配置される下側ボウタイアーム部分５４２’、５４２’と相互接続するためのビアホール５４Ｂ、５４Ｂ（図６Ｇ参照）、及び、貫通給電ビア５４４のためのビアホール５４１、５４１（図６Ｉ参照）を備える第４の層５４を示す。
【０１４１】
図６Ｇは、基板５４０の上面に位置されるボウタイアーム部分５４２、５４２と基板５４０の下面に位置されるボウタイアーム部分５４２’、５４２’とを示すために基板５４０が隠され又は除去された第４の層５４、及び、それぞれの上下のボウタイアーム部分５４２，５４２；５４２’，５４２’を相互接続するビアのためのビアホール５４Ｂを示す。また、図６Ｇは貫通ビア用のビアホール５４１、５４１も示し、性能を更に向上させるために、第４の層５４を貫通して第１の層５１に至るビア用のより多くのビアホールが存在してもよい。
【０１４２】
図６Ｈは、第４の層５４から第１の層５１へまでの接合を概略的に示す。既に論じられた要素は、上記と同じ参照番号を有するため、ここではこれ以上論じない。
【０１４３】
図６Ｉは、幾何学的形態をより明確に示すために全ての基板が隠され又は除去された第１の層５１に対する第４の層５４の接合を概略的に示すとともに、貫通給電ビア５４４を示し、この場合、加えて、性能を更に向上させる目的を果たす更なる貫通ビア５４４が設けられる。既に論じられた要素は、上記と同じ参照番号を有するため、ここではこれ以上論じない。
【０１４４】
したがって、導電性、例えば金属の又は金属化されたキャップ４Ｆ（図６参照）を伴う基板を備える第５の層５５を、層５１〜５４を備える部分接合層構造体に接合することにより、多層キャップ付きボウタイアンテナ装置１５０が提供される。
【０１４５】
図７は、ミリ波用途に特に適した多層キャップ付きボウタイアンテナ構造体を備えるボウタイアンテナ装置１６０の更に他の実施形態を示す。このボウタイアンテナ装置は、ここでは、２×２アレイを備える多重ＰＣＢ構造体を備える。多層ＰＣＢ構造体は、５つの層、すなわち、第１の下端層７１、第２の層７２、第３の層７３、第４の層７４、及び、第５の層７５を備え、第５の層７５は、その上に４つのキャップ４Ｇが配置され、４つのボウタイ構造体を備える。
【０１４６】
第１の層７１は、基板の両側に配置される上側金属シート７１０、下側金属シート７１０’’を備える。図７Ａは、ＰＣＢ基板７１０’’’（図７Ｃ）上に配置される上側金属シート７１０’、４つの共平面導波管７１Ｄを形成するように配置される複数のビアホール７１Ｂ、及び、ボウタイ構造体によって形成される対応するアンテナ要素のそれぞれのビア給電のための４つのビアホール７１１を備える第１の層７１の上面を示す。
【０１４７】
図７Ｂは、ＰＣＢ基板７１０’’’（図７Ｃ）上に配置される下側金属シート７１０’’、複数のビアホール７１Ｂ、及び、４つの共平面導波管７１Ｄを形成するように配置される４つのマイクロストリップ線路７１Ｆを備える第１の層７１の下面を示す。
【０１４８】
図７Ｃは、上側及び下側シート７１０’、７１０’’を相互接続するための複数の対応するビアホール７１Ｂ及び給電ビアホール７１１も伴う、第１の層７１の基板７１０’’を示す。
【０１４９】
図７Ｄは、ボウタイアンテナ装置１６０の第２の層７２を示す。第２の層７２は、基板層７２０と、ボウタイアーム部分によって形成される４つのアンテナ要素のそれぞれに１つずつの（ここでは）４つのＴ字型金属線励起パッチ７２Ｃと、複数のビアホール７２Ｂ、７２１とを備える。
【０１５０】
図７Ｅは、ボウタイアンテナ装置１６０の第３の層７３を示す。第３の層７３は、複数のビアホール７３Ｂ、７３１を有する基板のみを備え、この場合、ビアホール７３１は貫通給電ビア用である。
【０１５１】
図７Ｆは、基板７４０と、４つのボウタイアーム部分７４２と、ボウタイアーム部分７４２を基板７４０の反対側の下面上に配置される対応するボウタイアーム部分７４２’と接続するためのビアホール７４Ｂ（図７Ｇ参照）と、第１の層７１へと貫通する貫通給電ビア７４４（図７Ｉ参照）のためのビアホール７４１とを備える第４の層７４を示す。性能を更に向上させるために、示されているよりも多くの貫通ビアが存在してもよい。
【０１５２】
図７Ｇは、基板７４０が隠された状態の第４の層７４の４つのボウタイアーム部分７４２及びボウタイアーム部分７４２’、ボウタイアーム部分７４２をそれぞれの対応するボウタイアーム部分７４２’と相互接続するためのビアホール７４Ｂ、及び、貫通ビアのためのビアホール７４１をより明確に示す。
【０１５３】
図７Ｈは、第４の層７４と第１の層７１との接合を概略的に示す斜視図であり、貫通ビアホール７４１、及び、第４の層７４の上側アーム部分７４２を第４の層７４の基板７４０の反対側にある対応するアーム部分（図７Ｈに示されない）と接続する層ビアホール７４Ｂも示す。
【０１５４】
図７Ｉは、図７Ｈと同様であるが幾何学的形態をより明確に示すために全ての基板が隠された状態で第４の層７４と第１の層７１との接合を概略的に示す斜視図である。図７〜図７Ｈと同じ参照番号が使用されているので、既に説明した要素についてはこれ以上説明しない。貫通給電ビア７４４が更なるビア７４５と同様に示されており、更なるビア７４５は、随意的であり、好ましくは性能を更に向上させるために使用される。
【０１５５】
したがって、４つの導電性、例えば金属の又は金属化されたキャップ４Ｇ（図７参照）を伴う基板を備える第５の層７５を、層７１−７４を備える部分接合層構造体に接合することにより、多層キャップ付きボウタイアンテナ装置１６０が提供される。
【０１５６】
図８は、ミリ波用途に特に適した多層キャップ付きボウタイアンテナ構造体を備えるボウタイアンテナ装置１７０の更に他の実施形態を示す。このボウタイアンテナ装置は、ここでは、４×４アレイを備える多重ＰＣＢ構造体を備える。多層ＰＣＢ構造体は、５つの層、すなわち、第１の下端層８１、第２の層８２、第３の層８３、第４の層８４、及び、第５の層８５を備え、第５の層８５上には２４個のキャップ４Ｈが配置される。
【０１５７】
第１の層８１は金属シートを備え、図８Ａは、前記第１の層８１の裏面に配置されるマイクロストリップ線路に給電するための４つの金属ストリップ８１３を備える第１の層８１の上面８１０を示す。
【０１５８】
図８Ｂは、第１の層８１の上面８１０の一部を示す拡大図であり、ボウタイアーム部分８４２に給電するために第１の層８１と第４の層８４とを接続する金属ビアを備える貫通ビア８４４（図８Ｉ、８Ｊ及び先の実施形態に関連する説明を参照）、−３ｄＢで電力分配を行う（等しい電力分配）ためのＴ電力ハイブリッド８１Ｅ、及び、Ｔ電力ハイブリッド８１Ｅの各端部での２つの貫通ビアの１８０°差動給電を示している。第１の層８１の裏面８１０’上の対応する給電マイクロストリップ線路８１Ｆ（図８Ｃ参照）をＴ電力ハイブリッドに接続するために金属ビア８１Ｄが使用される。
【０１５９】
図８Ｃは、ここでは、金属線を備える４つの入力マイクロストリップ線路８１Ｆと、貫通ビア８４４用のビアパッド８１Ｇとを伴う第１の層８１の下側の裏面８１０’を示す。図８Ｄは、マイクロストリップ線路８１Ｆ及び対応するビアパッド８１Ｇをより明確に示す第１の層８１の下面８１０’の一部の拡大図である。
【０１６０】
図８Ｅは、ボウタイアンテナ装置１７０の第２の層８２を示す。第２の層８２は、貫通ビア８４４用のビアホール８２１を伴う基板層又はプレートを備える。
【０１６１】
図８Ｆは、ボウタイアンテナ装置１７０の第３の層８３を示す。第３の層は基板８３’’’を備え、該基板の（ここでは）上面に金属シート８３’を伴い、基板の他方の面に金属シート８３’’を伴う。上側金属シート８３’は、貫通ビア８４４用のビアホール８３０（図８Ｇ参照）と、第３の層８３の上側及び下側金属シート８３’、８３’’を相互接続するためのビアホール８３Ｂとを備える。
【０１６２】
図８Ｇは、第３の層８３の上側金属シート８３’の一部をより詳細に示す拡大図であり、上側シート８３’の穴８３０、上下の金属シート８３’、８３’’を相互接続するためのビアホール８３Ｂ、及び、貫通ビア８４４（図示せず）用の基板８３’’’のビアホール８３１を示している。
【０１６３】
図８Ｈは、第３の層８３の裏面８３’すなわち下面を示す。下面は、上側シート８３’に類似しており、貫通ビア用のビアホール８３０と、前記上側シート８３’と相互接続するためのビアホールとを備える。
【０１６４】
図８Ｉは、基板８４０を備える第４の層８４を示し、この第４の層上には、複数の導電性の、例えば金属のボウタイアーム部分８４２と、第１の層８１へと貫通する貫通ビア８４４（図８Ｊ参照）に給電するためのビアホール８４１とが配置される。性能を更に向上させるために、示されているよりも多くの貫通ビアが存在してもよい。
【０１６５】
図８Ｊは、幾何学的形態をより明確に示すために全ての基板が隠された状態で第４の層８４と第１の層８１との接合を概略的に示す斜視図である。図８〜図８Ｉと同じ参照番号が使用されているので、既に説明した要素についてはこれ以上説明しない。貫通給電ビア８４４が更なるビア８４５と同様に示されており、更なるビア８４５は、随意的であり、好ましくは性能を更に向上させるために使用される。したがって、２４個の導電性、例えば金属の又は金属化されたキャップ４Ｈ（図８参照）を伴う基板を備える第５の層８５を、層８１〜８４を備える部分接合層構造体に接合することにより、多層キャップ付きボウタイアンテナ装置１７０が提供される。
【０１６６】
本発明により、異なる数のポート、異なる所望の態様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、もちろん、他の実施のための大規模ＭＩＭＯアレイ内の要素としても、容易に製造することが可能になる。
【０１６７】
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。
【０１６８】
ボウタイアーム部分の端部は互いに僅かな距離しか離れていないため、ポート間には非常に弱い結合しか存在せず、これはＭＩＭＯシステムにとって極めて有利である。
【０１６９】
また、本発明に係るキャップ付きボウタイ構造体を、例えば大規模ＭＩＭＯ基地局に適した異なるアレイ、異なる数のポートなどを形成するように配置できることも明らかなはずである。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。
【０１７０】
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を提供することができ、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。
【０１７１】
例えばマスト上、壁上、マイクロ基地局など、望ましいどのような場所であろうと、アンテナ装置の容易で確実な実装を可能にするために、或いは、ほぼ半球状のカバレッジを伴う壁アンテナとしての壁実装のために、異なる実装要素（図示せず）を任意の適切な態様で設けることができる。
【０１７２】
アンテナ装置は、導電接地面上又はＰＣＢ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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
また、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態様で形成できることも特に利点である。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。特に、異なる実施形態の特徴及び要素を自由に変えることができる。特に、本発明は、特許請求の範囲によってカバーされる前述した複数のアンテナ装置を備えるアンテナシステムも網羅する。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0006938655.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図２Ａ】
0006938655.tif 000007
【図２Ｂ】
0006938655.tif 000008
【図２Ｃ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
0006938655.tif 000013
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
0006938655.tif 000025
【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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