(57)【要約】  円偏波信号のためのデュアルバンド誘電体装荷ヘリカルアンテナは、らせん状アンテナエレメントの群を２つ有する。各群には、このようなエレメントが少なくとも４本あり、これらのエレメントは、その遠位端をそれぞれのフィード結合ノードに接続され、その近位端を共通のリンク導体に接続される。各群は、隣接するこのようなアンテナエレメントのペアを含み、各ペアは、電気的に短いエレメントを１本と、電気的に長いエレメントを１本とを有し、これらのエレメントの配置は、各群において、コア沿いの所定の方向に、短いエレメントが長いエレメントに先行しているペアの数が、同じ方向に、長いエレメントが短いエレメントに先行しているペアの数に等しいような配置である。
2012520595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００ＭＨｚを超える第１及び第２の動作周波数における円偏波放射を伴う動作のための誘電体装荷ヘリカルアンテナであって、
５よりも大きい誘電率を有するとともにコア外表面によって画定される内部体積の大部分を占有する固体材料の電気絶縁性誘電体コアと、
フィード結合ノードのペアと、
複数の細長い導電性アンテナエレメント、及び共通の相互接続導体を含むアンテナエレメント構造と、
を備え、
前記アンテナエレメントは、前記コア外表面上又はその近傍で前記コアの周囲に分布された細長い導体の形態をとり、
前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードの１つから前記共通の導体まで伸びる少なくとも４本の実質同延のアンテナエレメントの第１の群と、前記フィード結合ノードのもう１つから前記共通の導体まで伸びる少なくとも４本の実質同延のアンテナエレメントの第２の群とを含み、前記群はいずれも、前記第１の周波数における円偏波共振に関連付けられた電気的に短いアンテナエレメントと、前記第２の周波数における円偏波共振に関連付けられた電気的に長いアンテナエレメントとを含み、
前記群は、それぞれ、隣接するアンテナエレメントのペアを複数含み、各ペアは、電気的に短いアンテナエレメントを１本と、電気的に長いアンテナエレメントを１本とを含み、これらのエレメントの配置は、各群において、前記コア沿いの所定の方向に、前記電気的に短いアンテナエレメントが前記電気的に長いアンテナエレメントに先行しているペアの数が、前記方向に、前記電気的に長いアンテナエレメントが前記電気的に短いアンテナエレメントに先行しているペアの数に等しいような配置である、
アンテナ。
【請求項２】
前記第２の周波数は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との平均の１２パーセント以下の周波数差で前記第１の周波数から離れている、
請求項1に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記コア外表面は、互いに反対を向いた横方向に広がる端面部分と、前記端面部分の間に広がる側面部分とを有し、
前記フィード結合ノードは、前記端面部分の１つの上又はその近くに配置され、
前記共通の相互接続導体は、前記フィード結合ノードからもう１つの前記端面部分の方向に離れた位置において、前記側面部分上又はその近傍で前記コアを取り囲む環状の導体又はスリーブである、
請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
円偏波放射にそれぞれ関連付けられた第１及び第２の共振モードを有し、前記第１のモードは、第１の周波数を中心とし、電気的に長いエレメントに関連付けられ、前記第２のモードは、前記第１の周波数との平均の１２％以下の周波数差で前記第１の周波数から離れている第２の周波数を中心とし、電気的に短いエレメントに関連付けられ、
前記コア外表面は、反対を向いた横方向に広がる端面部分と、前記端面部分の間に広がる側面部分とを有し、
前記フィード結合ノードは、前記端面部分の１つの上又はその近くに配置され、
前記共通の相互接続導体は、前記フィード結合ノードからもう１つの前記端面部分の方向に離れた位置において、前記側面部分上又はその近傍で前記コアを取り囲む環状の導体又はスリーブであり、
前記共通の相互接続導体の電気的長さは、λｇを前記第２の周波数における前記導体上の電流の管内波長として、ｎλｇである、
請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記アンテナエレメントは、概ねらせん状であり、前記コアの前記外表面上に導電性トラックとして形成される、
請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項６】
前記電気的に長いアンテナエレメントは、それぞれの純粋ならせんを中心として蛇行している、
請求項５に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記アンテナエレメント群は、それぞれ、少なくとも５本の同延のアンテナエレメントを有する、
請求項１ないし６のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項８】
前記コアは、円柱状であり、
前記アンテナエレメントは、らせん状であり、前記コアの前記円筒状外表面部分上で実質均等に分布している、
請求項１ないし７のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項９】
バックファイヤ型アンテナとして構成される
請求項１ないし８のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記フィード結合ノードは、前記コアの遠位端面部分上又はその近傍に配置され、
前記共通の相互接続導体スリーブは、前記コアを取り囲み、前記コアの近位端面部分において、前記遠位端面部分と前記近位端面部分との間で前記コアを通り抜けるフィーダ構造に接続されている、
請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
エンドファイヤ型アンテナとして構成される、
請求項１ないし８のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１２】
隣接する円偏波共振モードのペアを有する誘電体装荷ヘリカルアンテナであって、共通の半径を持ち軸方向に同延な少なくとも４本の導電性らせん状アンテナエレメントの群を２つと、フィード結合ノードのペアと、環状のリンク導体とを備え、前記群のうち、１つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードの１つから前記共通の導体まで伸びており、もう１つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードのもう１つから前記共通の導体まで伸びており、
各群において、前記アンテナエレメントは、少なくとも第１及び第２の異なる電気的長さのそれぞれの導電性経路の少なくとも一部を形成し、前記共振モードのペアのうち、１つのモードは、前記第１の電気的長さの前記経路に関連付けられ、もう１つのモードは、前記第２の電気的長さの前記経路に関連付けられ、前記経路によって形成されるパターンは、各群における前記異なる電気的長さの順序がその群に関連付けられた中心線に関して鏡像をなすようなパターンである、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
前記群は、それぞれ、第１の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも２本と、第２の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも３本とを有する、
請求項１２に記載のアンテナ。
【請求項１４】
隣接する円偏波共振モードのペアを有する誘電体装荷ヘリカルアンテナであって、共通
の半径を持ち軸方向に同延の少なくとも４本の導電性らせん状アンテナエレメントの群を２つと、フィード結合ノードのペアと、環状のリンク導体とを備え、前記群のうち、１つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードの１つから前記共通の導体まで伸びており、もう１つの群の前記アンテナエレメントは、前記フィード結合ノードのもう１つから前記共通の導体まで伸びており、
各アンテナエレメント群は、第１の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも２本と、異なる第２の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも２本のとを有し、前記共振モードは、第１及び第２の周波数をそれぞれ中心とし、これらの周波数の間の開きは、前記第１の周波数と前記第２の周波数との平均の２％から１２％までの間である、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項１５】
らせん状アンテナエレメントを少なくとも１０本有する、
請求項１４に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００ＭＨｚを超える周波数における動作のための誘電体装荷アンテナに関し、主として、ただし非排他的に、円偏波電磁放射を伴う動作のためのマルチフィラーヘリカルアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体装荷クアドリフィラーヘリカルアンテナが、英国特許出願第２２９２６３８Ａ号、第２３１０５４３Ａ号、及び第２３６７４２９Ａ号、並びに国際出願第ＷＯ２００６／１３６８０９号に開示されている。このようなアンテナは、主に、例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星コンステレーションなど、全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）から位置決定及びナビゲーションの目的で円偏波信号を受信することを意図されている。Ｌ１バンドのＧＰＳ及び対応するＧａｌｉｌｅｏサービスは、狭帯域サービスである。そのほかにも、従来のアンテナから得られるよりも大きい比帯域幅の受信装置又は送信装置を必要とする衛星ベースのサービスがある。より広い帯域幅を提供するアンテナの１つは、英国特許出願第２４２４５２１Ａ号に開示されたものである。
【０００３】
関連のアンテナが、英国特許出願第２４４５４７８Ａ号に開示されている。この出願は、類似のクアドリフィラーアンテナよりも広い帯域幅及び／又は高い利得を提供するヘクサフィラーアンテナ及びオクタフィラーアンテナを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、より広い周波数対応範囲を持つアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様にしたがうと、２００ＭＨｚを上回る第１及び第２の動作周波数における及び円偏波放射を伴う動作のための誘電体装荷ヘリカルアンテナは、５よりも大きい誘電率を有するとともにコア外表面によって画定される内部体積の大部分を占有する固体材料の電気絶縁性誘電体コアと、フィード結合ノードのペアと、複数の細長い導電性アンテナエレメント、及び共通の相互接続導体を含むアンテナエレメント構造とを含み、アンテナエレメントは、コア外表面上又はその近傍でコアの周囲に分布された細長い導体の形態をとり、アンテナエレメントは、フィード結合ノードの１つから共通の導体まで伸びる少なくとも４本の実質同延のアンテナエレメントの第１の群と、フィード結合ノードのもう１つから共通の導体まで伸びる少なくとも４本の実質同延のアンテナエレメントの第２の群とを含み、上記群はいずれも、第１の周波数における円偏波共振に関連付けられた電気的に短いアンテナエレメントと、第２の周波数における円偏波共振に関連付けられた電気的に長いアンテナエレメントとを含み、前記群は、それぞれ、隣接するアンテナエレメントのペアを複数含み、各ペアは、電気的に短いアンテナエレメントを１本と、電気的に長いアンテナエレメントを１本とを含み、これらのエレメントの配置は、各群において、コア沿いの所定の方向に、電気的に短いアンテナエレメントが電気的に長いアンテナエレメントに先行しているペアの数が、上記方向に、電気的に長いアンテナエレメントが電気的に短いアンテナエレメントに先行しているペアの数に等しいような、配置である。
【０００６】
「電気的に長いアンテナエレメント」及び「電気的に短いアンテナエレメント」という用語は、絶対的ではなく純粋に比較的な意味として解釈されるものであり、このような両方の記述のエレメントを有するものとして記載されたアンテナエレメントの群は、電気的長さの異なるエレメントを有しており、そのうち「電気的に長い」として記述されたエレ
メントが、「電気的に短い」として記述されたエレメントよりも電気的に長い。上で記載された、複数の隣接するアンテナエレメントのペアは、一般に３つ以上のペアを含み、各ペア内のエレメントの１本は同様の別のペアのエレメントでもある。
【０００７】
この構成のアンテナを使用すると、それぞれ円偏波放射に関連付けられた第１及び第２の共振モードを提供することができ、第１のモードは、低い方の第１の周波数を中心として電気的に長いエレメントに関連付けられ、第２のモードは、高い方の第２の周波数を中心として電気的に短いエレメントに関連付けられる。通常、第１の周波数と第２の周波数との間の開きは、これら２つの周波数の平均の１２％以下である。各共振モードは、各アンテナエレメント上で回転の方向に最大電圧を順次励起される回転ダイポールによって特徴付けられる。アンテナは、第１及び第２の共振周波数をそれぞれ内包する第１及び第２の動作周波数帯域を収めたデュアルバンドアンテナとして動作してよい。これらの帯域は、共振周波数の間の開きに応じて、離れていてもよいし、統合されて１つの複合円偏波帯域を形成してもよい。
【０００８】
アンテナは、とりわけ、隣接するアップリンク周波数帯域及びダウンリンク周波数帯域を用いる衛星電話サービスのための手持ち式のモバイルワイヤレストランシーバのための用途を有する。現行の又は予想されるサービスには、２０００〜２０１０ＭＨｚ帯域及び２１９０〜２２００ＭＨｚ帯域を使用するＴｅｒｒｅＳｔａｒ（登録商標）Ｓバンドサービスがある。これは、補助的な地上コンポーネントを含む衛星電話サービスである。これらのシステムを使用するモバイルユニットは、通常、衛星基地及び地上基地と通信し、通信状態に応じて一方から他方へ自動的に切り替わる。２０００ＭＨｚから２２００ＭＨｚまでの帯域における同様のその他のサービスには、ＩＣＯグローバル通信Ｓバンドサービス及びＳｋｙＴｅｒｒａサービスがある。
【０００９】
本発明は、また、例えば、一方では１５７５．４２ＭＨｚ上におけるＧＰＳ又はＧａｌｉｌｅｏ、もう一方では１５９８．０６２５ＭＨｚから１６０５．９３７５ＭＨｚまでの帯域におけるＧｌｏｎａｓｓのように、２つのＧＮＳＳシステムとの通信を組み合わせるデュアルサービスシステムへも適用性を有する。本発明にしたがったシングルアンテナを使用したその他の実現可能な組み合わせには、１５７５．４２ＭＨｚ上におけるＧＮＳＳと、１６１６．０ＭＨｚから１６２６．５ＭＨｚまでの帯域におけるＩｒｉｄｉｕｍ衛星電話システムとのペア、及び２３２０ＭＨｚから２３４５ＭＨｚまでに及ぶ帯域におけるいわば２つの衛星ラジオサービスのペアがある。
【００１０】
通常、上で言及された先行公報におけるアンテナのように、本発明にしたがったアンテナでは、コア外表面は、互いに反対を向き横方向に広がる端面部分と、これらの端面部分の間に広がる側面部分（通常、円筒状表面部分）とを有する。フィード結合ノードは、好ましくは、一方の端面部分上又は端面部分の近く（例えば、端面部分の近傍で側面部分上）のいずれかに配置される。
【００１１】
共通の相互接続導体は、側面部分上又はその近傍でコアを取り囲み、フィード結合ノードから他方の端面部分の方向に離れた位置から該他方端面部分まで広がるスリーブであってよい。或いは、それは、例えば他方の端面部分の近傍で側面部分上にある環状トラックのように、コアを取り囲む狭い導電性の環（ａｎｎｕｌｕｓ）であってよい。アンテナエレメントは、好ましくは、実質均等に間隔を置かれた接続地点において共通の導体に接続される。同様に、これらは、好ましくは、フィードノードに関連付けられたコア端面部分の外縁の周囲に実質均等に間隔を置いて配される。
【００１２】
概して、一連のアンテナエレメントにおける遠位端間の物理的間隔は、コアの周囲におけるそれらの分布が２：１を超える割合では相違しないことが好ましいとされる。同じこ
とは、一連のアンテナエレメントの近位端と近位端との間の間隔にも、そして一連のアンテナエレメントの両端の間の各位置におけるそれらのエレメント間の間隔にも当てはまることが好ましいとされる。同延のアンテナエレメントが接続される環状導体又はスリーブのリムは、通常、アンテナの中心軸に垂直に広がる面内に概ね位置している。それは、アンテナの動作周波数若しくはその近くにおいて、そして好ましくは上記で言及された高い方の周波数において、３６０°の電気的長さ（又は導体上若しくはスリーブリム上における電流の管内波長としてのλｇ）を有すると有利である。これは、相互接続導体が、対応する周波数において、すなわち本発明の好ましい実施形態では上記で言及された高い方の周波数において、リング共振を示すことを意味する。
【００１３】
再び、上記で言及された先行公報におけるアンテナと同様に、同延のアンテナエレメントは、好ましくはらせん状であり、コアの外表面上に導電性トラックとして形成される。本発明の好ましい実施形態では、各らせん状エレメントは、アンテナの中心軸を中心にして半回転をなす。また、例えば、全回転するらせん状エレメントを使用することも可能である。
【００１４】
電気的に短いエレメントを純粋にらせん状の経路をたどるようにし、電気的に長いエレメントを平均的にはらせん状であるが例えば蛇行などによって純粋ならせんからは逸脱した経路をたどるようにすることで、それぞれの同延アンテナエレメントの電気的長さの差を設けることが有利である。或いは、全ての同延アンテナエレメントを、それぞれの純粋ならせん状経路から逸脱して蛇行するが異なる蛇行幅を有するようにしてもよい。別の代案として、アンテナエレメントを、幅の異なる導電性トラックとして形成することによって、電気的長さの差を得てもよい。また、アンテナエレメントが接続される共通の相互接続導体の縁は、上記のＧＢ２３１０５４３Ａ及びＧＢ２４４５４７８Ａに記載されるような形で非平面状であってよい。らせん状エレメントの電気的長さの差は、第１のフィードノードと第２のフィードノードとの間に、それぞれ異なる周波数における共振を提供する異なる電気的長さの導電性経路を形成する。
【００１５】
出願人は、とりわけ有利な同延アンテナエレメントの配置は、上記の各アンテナエレメント群が５本の同延アンテナエレメントを有し、そのうちの少なくとも２本のエレメントを、蛇行やその他の方法によって同群内のその他のアンテナエレメントよりも長い電気的長さを有するようにしたものであることを見出した。このようなアンテナは、（ｉ）低い方の第２の第１の周波数における円偏波共振モードを伴うクアドリフィラーアンテナと、（ii）第２の周波数における円偏波共振モードを伴うヘクサフィラーアンテナとを混在させた組み合わせだと見なされてよく、これら２つの周波数の間の開きは、通常、これら２つの共振周波数の平均の０．５％から１２％までの間である。
【００１６】
アンテナが有する同延アンテナエレメントのペアが４つであれ、５つであれ、又は６つ以上であれ、アンテナエレメントは、コアの側面部分上で実質均等に分布されることが好ましい。これは、１０本のエレメントを有する好ましいアンテナの場合、クアドリフィラーパートのエレメントも、やはり上で言及されたヘクサフィラーパートのエレメントも、それら自体は互いに対して均等に分布されていないことを意味するが、これらは、所要の各周波数において適切な放射パターンを生じさせるのに均等な分布に十分近くなっている。
【００１７】
本発明にしたがった好ましいアンテナは、コアの遠位端面部分上又はその近傍に位置付けられたフィード結合ノードと、遠位端面部分とそれとは反対を向いた近位端面部分との間でコアを通り抜けるフィーダ構造とを有するゆえに、バックファイヤ型アンテナである。フィーダ構造と併せて４分の１波長バランを形成し、上で言及された先行公開出願で教示されるようにフィーダ構造の遠位端において平衡ソースを得るために、必要に応じて、
近位端面部分又はその近くにおいて、共通の相互接続導体がフィーダ構造に結合される。
【００１８】
好ましいアンテナは、フィード結合ノードとフィーダ構造との間に接続されたインピーダンス整合回路網を有する。この回路網は、コアの端面部分の１つに取り付けられた成層基板上の１つ若しくは２つ以上の導体によって構成された少なくとも１つのリアクティブ整合エレメントを含むことによって構成されるか、それぞれの端面部分上にめっきされた導体によって形成された１つ若しくは２つ以上のリアクティブエレメントによって構成されるか、端面部分上に搭載された１つ若しくは２つ以上の個別の集中リアクティブエレメントによって構成される。
【００１９】
バックファイヤ型アンテナに代わるものとして、アンテナは、フィードノードをコアの近位端面部分上又はその近傍に配置したエンドファイヤ型アンテナとして構成される。
【００２０】
本発明の第２の態様にしたがうと、隣接する周波数帯域における円偏波共振モードのペアを有する誘電体装荷ヘリカルアンテナは、共通の半径を持ち実質同軸で且つ軸方向に同延な少なくとも４本の導電性らせん状アンテナエレメントの群を２つと、フィード結合ノードのペアと、環状のリンク導体とを含み、上記群のうち、１つの群のアンテナエレメントは、フィード結合ノードの１つから共通の導体まで伸びており、もう１つの群のアンテナエレメントは、フィード結合ノードのもう１つから共通の導体まで伸びており、上記ヘリカルアンテナは、各群において、アンテナエレメントは、少なくとも第１及び第２の異なる電気的長さのそれぞれの導電性経路の少なくとも一部を形成し、共振モードのペアのうち、１つのモードは、第１の電気的長さの経路に関連付けられ、もう１つのモードは、第２の電気的長さの経路に関連付けられ、経路によって形成されるパターンは、各群における異なる電気的長さの順序がその群に関連付けられた中心線に関して鏡像をなすようなパターンである、ことを特徴とする。
【００２１】
好ましい実施形態では、各らせん状アンテナエレメントは、コアの反対側に、直径方向に相対する対応する細長いエレメントを有する。このような各エレメントペアの各エレメントは、フィードノードの１つに結合された第１の端と、ペアのなかのもう１本の細長いアンテナエレメントの第２の端にリンクされた第２の端とを有することによって、軸に関して概ね対称的で且つ所定の共振周波数を有するそれぞれの導電性ループの少なくとも一部を形成する。このような細長いアンテナエレメントのペアによって形成されるループは、アンテナの中心軸を中心にして角度的に分布し、ループのそれぞれの共振周波数は、軸を中心にした角度方向とともに変化する。細長いアンテナエレメントの第２の端は、それらが相互接続導体の共通の環状縁とエレメントとの接続によって画定されるように、コアを取り囲む環状のリンク導体によってリンクされ、上記縁は、その軸方向位置を、細長いアンテナエレメントの２つの群の各群のなかで高さを変化させる。
【００２２】
所要の帯域幅にわたってサイズの小ささと効率の良さとの間で適切な譲歩を実現するためには、アンテナを満たしている誘電体コアの比誘電率が１０よりも大きいことが好ましく、２０よりも大きいことが更に好ましい。
【００２３】
本発明の第３の態様にしたがうと、上述されたアンテナにおいて、各アンテナエレメント群は、第１の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも２本と、異なる第２の電気的長さのアンテナエレメントを少なくとも２本とを有し、共振モードは、第１及び第２のそれぞれの周波数を中心とし、これらの周波数の間の開きは、第１の周波数と第２の周波数との平均の２％から１２％までの間である。
【００２４】
本明細書において、「放射」及び「放射する」という用語は、アンテナの特性又はその構造に適用された場合に、アンテナによるエネルギの放射及び周囲からエネルギを吸収す
る受信エレメントとしてのアンテナの相互的性質の両方に関連した特性又は構造も含むという意味で、広義に解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にしたがったアンテナの斜視図である。
【図２】図１のアンテナのフィード構造の軸方向断面である。
【図３】図１のアンテナの円筒状外表面部分上の導体パターンを平面に移して表わした図である。
【図４】図２に示されたフィード構造の詳細であり、その成層基板をフィーダ伝送線の遠位端部分から取り外して示している。
【図５Ａ】フィーダ構造の成層基板の３枚の導電層の導体パターンを示した図である。
【図５Ｂ】フィーダ構造の成層基板の３枚の導電層の導体パターンを示した図である。
【図５Ｃ】フィーダ構造の成層基板の３枚の導電層の導体パターンを示した図である。
【図６】等価回路図である。
【図７】図１のアンテナの挿入損失（Ｓ１１）周波数応答を示したグラフである。
【図８】代替のフィード構造の詳細である。
【図９Ａ】図８に示された代替のフィード構造の成層基板の２枚の導電層の導体パターンを示した図である。
【図９Ｂ】図８に示された代替のフィード構造の成層基板の２枚の導電層の導体パターンを示した図である。
【図１０】別の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、次に、図面を参照にして例を挙げて説明される。
【００２７】
図１、図２、及び図３を参照すると、本発明にしたがったデュアルバンドマルチフィラーヘリカルアンテナは、円柱状コア１２の円筒状外表面上にめっきやその他の方法で金属化された軸方向に同延の１０本の導電性らせん状トラック１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１０Ｊの形態をとる１０本の細長いアンテナエレメントを伴うアンテナエレメント構造を有する。コアは、セラミック材料で作成される。本例では、ほぼ２１の比誘電率を有するチタン酸カルシウム−マグネシウム材料である。この材料は、温度変動に伴うその寸法的及び電気的な安定性と、その誘電損失の低さとで知られている。２１００ＭＨｚ及び２１７０ＭＨｚにおける動作を意図されたこの実施形態では、コアは、１０ｍｍの直径を有する。コアの長さ、１７．７５ｍｍは、直径よりも大きいが、本発明の他の実施形態では、直径未満であってもよい。コアは、プレス法によって製造されるが、押し出しプロセスによって生成されてもよく、コアは、次いで、焼成される。
【００２８】
この好ましいアンテナは、コアの遠位端面１２Ｄから近位端面１２Ｐへとコア内を通る軸方向穴に収容された同軸伝送線を有するという点で、バックファイヤ型ヘリカルアンテナである。端面１２Ｄ，１２Ｐは、ともに、平面状であり、コアの中心軸に垂直である。これらの端面は、本発明のこの実施形態では、１つが遠位側を向いており尚且つもう１つが近位側を向いているという点で、互いに反対向きである。同軸伝送線は、穴内の中央に収容され外側のシールド導体が穴の壁から離されている剛性の同軸フィーダであるので、シールド導体とコア１２の材料との間には、効果的に、誘電体層（この場合はエアスリーブ）がある。図２を参照すると、同軸伝送線フィーダは、導電性の管状外側シールド１６と、第１の管状エアギャップ又は絶縁層１７と、該絶縁層１７によってシールドから絶縁
される細長い内側導体１８とを有する。シールド１６は、該シールドを穴の壁から隔てるための、外向きに突き出して一体的に形成されたバネツメ１６Ｔ又はスペーサを有する。シールド１６と穴の壁との間には、第２の管状エアギャップが存在する。絶縁層１７は、代わりに、プラスチックスリーブとして形成されてもよく、シールド１６と穴の壁との間もまた、同様である。フィーダの下方の近位端では、上で言及された我々によるＷＯ２００６／１３６８０９号に記載されるように、内側導体１８が、絶縁性ブッシュ（不図示）によってシールド１６内の中央に位置している。
【００２９】
シールド１６と、内側導体１８と、絶縁層１７との組み合わせは、アンテナの接続先である機器の高周波（ＲＦ）回路構成にアンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊの遠位端を結合するためにアンテナコア１２内に通された、所定の特性インピーダンスの、ここでは５０オームの、伝送線を構成する。アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊと、フィーダとの間の結合は、らせん状トラック１０Ａ〜１０Ｊに関連付けられた導電性の接続部分を通じてなされ、これらの接続部分は、コア１２の遠位端面１２Ｄ上にめっきされた放射状トラック１０ＡＲ，１０ＢＲ，１０ＣＲ，１０ＤＲ，１０ＥＲ，１０ＦＲ，１０ＧＲ，１０ＨＲ，１０ＩＲ，１０ＪＲとして形成される。各接続部分は、それぞれのらせん状トラックの遠位端から、穴１２Ｂの端の近傍でコアの遠位面１２Ｄ上にめっきされてフィード結合ノードを形成する２つのアーチ形のトラックすなわち導体１０ＡＥ，１０ＦＪの１つまで伸びている。
【００３０】
２つのアーチ形導体１０ＡＥ，１０ＦＪは、以下で説明されるように、コアの遠位面１２Ｄに固定された成層基板を含むプリント回路基板（ＰＣＢ）アセンブリ１９上の導体によって、それぞれ、シールド１６及び内側導体１８に結合される。同軸伝送線フィーダ及びＰＣＢアセンブリ１９は、コア１２に組み入れられる前に、全体として一体のフィード構造となり、これらの相互関係は、図１と図２との比較から見ることができる。
【００３１】
再び図２を参照すると、伝送線フィーダの内側導体１８は、機器の回路構成との接続のためにコア１２の近位面１２Ｐからピンとして突き出す近位部分１８Ｐを有する。同様に、シールド１６の近位端にある不可分の突起（不図示）も、機器の回路構成のアースとの接続をなすために、コアの近位面１２Ｐを超えて突き出している。
【００３２】
アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊの近位端は、共通の仮想アース導体２０によって相互に接続される。この実施形態では、共通の導体は、環状であり、コア１２の近位端部分を取り囲むめっきスリーブの形態をとっている。そして、このスリーブ２０は、コア１２の近位端面１２Ｐのめっき導電性カバー２２によって、フィーダのシールド導体１６に接続される。
【００３３】
１０本のらせん状アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊは、このようなエレメントの５つのペア１０Ａ−１０Ｆ、１０Ｂ−１０Ｇ、１０Ｃ−１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｅ−１０Ｊを構成し、各ペアは、１本のらせん状エレメントが１つのアーチ形導体１０ＡＥに結合され、もう１つのらせん状エレメントがもう１つのアーチ形導体１０ＦＪに結合され、そうして、伝送線フィーダの内側導体１８及びシールド１６にそれぞれ結合されている。したがって、事実上、１０本のらせん状アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊは、５本のエレメント１０Ａ〜１０Ｅ及び１０Ｆ〜１０Ｊの２つの群の形で配されていると見なされてよく、１つの群のエレメント１０Ａ〜１０Ｅは、全て、第１のアーチ形導体１０ＡＥに結合され、もう１つの群のエレメント１０Ｆ〜１０Ｊは、全て、第２のアーチ形導体１０ＦＪに結合されている。ゆえに、２つのアーチ形導体は、それぞれのらせん状アンテナエレメントを相互に接続する第１及び第２のフィード結合ノードを構成し、成層基板１９上に形成された整合回路網を通じて各群のエレメントを伝送線フィーダの導体のいずれか１つに接続するための共通の接続を提供する。
【００３４】
１０本のらせん状アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊは、次に説明されるように、異なる長さである。
【００３５】
図１と併せて図３を参照すると、各アンテナエレメント群１０Ａ〜１０Ｅ，１０Ｆ〜１０Ｊには、純粋にらせん状の導体トラックによって構成されたアンテナと、概ねらせん状ではあるがらせん状の平均を中心として蛇行されそれゆえに純粋にらせん状のトラックよりも長くなっている経路をたどる導体トラックによって構成されたアンテナとがある。以下において、蛇行されたトラック及び純粋ならせん状のトラックを、それぞれ、「長い」トラック及び「短い」トラックと称する。本発明のこの実施形態では、４本の長いトラック１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｇ，１０Ｉと、６本の短いトラック１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｈ，１０Ｊとがある。各群１０Ａ〜１０Ｅ又は１０Ｆ〜１０Ｊの各トラックは、もう１つの群のなかに、同じ長さの対応するトラックを有する。したがって、トラック１０Ａは、同じ長さの対応するトラック１０Ｆを有し、例えば、トラック１０Ｂは、対応するトラック１０Ｇを有する。このように、いずれのらせん状トラックも、もう１つの群のなかに、アンテナの軸に垂直な任意の面内において直径方向に相対するように位置付けられた、反対側に位置する対応物を有する。反対側に位置するこのような各ペアのトラックは、約３６０°の有効電気的長さを有するそれぞれの導電性ループの一部を形成する。このような各ループは、フィード結合ノードの１つから、先ずは１本のらせん状トラックを通り、スリーブのリム２０Ｕを経て、もう１本のトラックを通り、そうしてもう１つのフィード結合ノードに到っている。このような各ループは、その電気的長さに応じたそれぞれの共振周波数を有する。したがって、長いトラックによって形成されるループは、短いトラックによって形成されるループよりも、低い共振周波数を有する。この実施形態では、６本の短いトラックと、４本の長いトラックとがあるので、アンテナは、第１の周波数における円偏波共振モードを有するクアドリフィラーヘリカルアンテナと、第１の周波数よりも高い第２の周波数における円偏波共振モードを有するヘクサフィラーアンテナとを混在させたものと見なすことができる。
【００３６】
この実施形態では、４本の長いトラックは、蛇行の幅の差ゆえに僅かに異なる長さを有する。具体的には、トラック１０Ｂ，１０Ｇが、３５０μｍの蛇行幅を有する一方で、残りの２本の長いトラック１０Ｄ，１０Ｉは、より小さい蛇行幅３００μｍを有する。直径方向に相対する２本のトラック１０Ｂ，１０Ｇを、４本の長いトラックの残りの２本のトラックよりも長くすることは、アンテナの軸に沿って上向きの円偏波放射パターンを得るためにクアドリフィラーヘリカルアンテナにおいて使用されてきた従来の長さパターンと一致する。短いエレメント１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｈ，１０Ｊもやはり、僅かに長さが異なり、外側のトラック１０Ａ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｊは、各群の中心寄りのトラック１０Ｃ，１０Ｈよりも、コアの円筒状表面部分上において僅かに短くなっている。この長さの差は、垂直な面に対するスリーブリム２０Ｕの高さを、（外側のトラックと内側のトラックとの間で）通常は２００μｍ相違させることによって実現される。この相違は、一部には、遠位端面１２Ｄ（図１を参照せよ）上の導体が外側のらせん状トラック１０Ａ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｊに関連して有する経路が事実上長めであることを打ち消すように選択される。
【００３７】
らせん状トラック１０Ａ〜１０Ｊのトラックからトラックへの位相進行は、スリーブ２０のリム１０Ｕの電気的長さが３６０°であること、すなわち、動作周波数領域内の一管内波長であることによって、強化される。この実施形態ではリム２０上でリング共振が励起される高い方の共振周波数である。
【００３８】
リング共振の励起は、一部には、各群のエレメント１０Ａ〜１０Ｅ，１０Ｆ〜１０Ｊによる励磁電流の増加からの正味励磁電流が、リム沿いの所要の方向にあることに依存する
。図３を参照すると、大抵の場合、動作周波数帯域内では、「長い」らせん状エレメントと「短い」らせん状エレメントとの間に励磁電流が生成される。したがって、らせん状エレメントの群１０Ａ〜１０Ｅについては、長いトラック１０Ｂの長い電気的長さゆえのトラック１０Ｂにおける相対的な電流遅延に起因して、短いトラック１０Ａと長いトラック１０Ｂとの間に励磁電流ＩＡＢが存在する。短いエレメント１０Ｃと長いエレメント１０Ｂとの間には、逆励磁電流ＩＢＣが存在する。同様に、図３に示されるように、リム２０Ｕ上で、次のペアのトラック１０Ｃと１０Ｄとの間及び続くペアのトラック１０Ｄと１０Ｅとの間には、順励磁電流及び逆励磁電流が生成される。リム２０Ｕ沿いの第１の方向の電流成分の数は、反対の第２の方向の電流成分と同数であるので、励磁電流ＩＡＢ，ＩＢＣ，ＩＣＤ，ＩＤＥは、互いに打ち消し合うことがわかる。もう１つの群のトラック１０Ｆ〜１０Ｊがリム２０Ｕと出会うところのリム上でも、同じパターンの励磁電流が存在する。上述のように、その他の長さの違いに起因して、リム２０Ｕ沿いの１つの方向に、正味励磁電流がある。したがって、長いトラック間及び短いトラック間にも、励磁電流（不図示）がある。ただし、長いエレメントと短いエレメントとからなる隣接するペアの間の励磁電流は、リング共振の全体的な励磁に影響を及ぼすので、これらの特定の励磁電流の打ち消しは、上述のように、重要である。
【００３９】
したがって、各アンテナエレメント群１０Ａ〜１０Ｅ，１０Ｆ〜１０Ｊでは、リム２０Ｕ沿いの所定の方向に、短いトラックが長いトラックに先行している隣接するエレメントのペアの数は、長いトラックが短いトラックに先行しているペアの数に等しいことが望ましいとされる。図３を参照にして上述された例では、第１のらせん状エレメント群１０Ａ〜１０Ｅは、リム２０Ｕに沿って左から右に、短いトラック１０Ａ，１０Ｃが長いトラック１０Ｂ，１０Ｄに先行している隣接するエレメントの２つのペア１０Ａ−１０Ｂ及び１０Ｃ−１０Ｄと、長いトラック１０Ｂ，１０Ｄが短いトラック１０Ｃ，１０Ｅに先行している隣接するエレメントの２つのペア１０Ｂ−１０Ｃ及び１０Ｄ−１０Ｅとを有する。言い換えると、この実施形態では、図に示されるように、左から右に電流成分を励起させる異なる長さの隣接するトラックの２つのペアと、右から左に電流成分を励起させる異なる長さの隣接するトラックの２つのペアとがある。同様に、もう１つのエレメント群１０Ｆ〜１０Ｊにも、各種類のペアが２つずつある。
【００４０】
異なる見方をすると、各エレメント群１０Ａ〜１０Ｅ及び１０Ｆ〜１０Ｊでは、群のそれぞれの中心線ＣＬ１及びＣＬ２に関し、長いらせん状トラック及び短いらせん状トラックが対称をなしている。
【００４１】
このアンテナにおいてらせん状アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊのパターンが持つもう１つの有利な性質は、第１に、アンテナ軸における、長いらせん状トラック１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｇ，１０Ｉの互いに対する角度間隔及び短いらせん状トラック１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｈ，１０Ｊの互いに対する角度間隔が、クアドリフィラーアンテナ及びヘクサフィラーアンテナのそれぞれにおけるアンテナエレメントの理想的な均等間隔とある程度似ているということである。従来、クアドリフィラーヘリカルアンテナのらせん状エレメントは、軸に垂直な任意の面内において、軸に対するそれらの角度間隔が互いに９０°の間隔を置かれていることがわかる。本アンテナでは、長いトラックは７２°及び１０８°の角度間隔、すなわち９０°よりも１８°大きい角度間隔及び９０°よりも１８°小さい角度間隔を有する。ヘクサフィラーヘリカルアンテナのらせん状エレメントの最適な角度間隔は６０°である。本アンテナでは、各群の短いトラック間において、７２°の角度間隔、そして２つの群の最外にある短いエレメント間において３６°の角度間隔、すなわちそれぞれ６０°よりも１２°大きい角度間隔及び６０°よりも２４°小さい角度間隔が実現されている。
【００４２】
上述された２つの有利な特性、すなわち、一方では、長いトラックと短いトラックとか
らなる隣接するペアによって励磁電流が打ち消されることと、もう一方では、軸に関して長いエレメントと短いエレメントとの間隔が均等であることは、異なるエレメントパターンによって、様々な成功度合いで実現できることがわかる。全体のアンテナサイズやトラック幅などの、その他の性質も関連している。本明細書で記載及び図示されるデカフィラーアンテナは、１．５ＧＨｚから２ＧＨｚの領域における隣接する２つの周波数帯域におい動作可能なアンテナについて出願人に現時点で知られている最も優れた妥協案である。
【００４３】
各らせん状トラック１０Ａ〜１０Ｊは、このアンテナでは、コアに対して実質半回転をなしているが、その他のアンテナは、その他の整数倍（２、３、４、…）の半回転を有するエレメントを用いることが可能である。
【００４４】
導電性スリーブ２０、コアの近位端面１２Ｐ上のめっき、及びフィーダの外側シールド１６は、全体として、アンテナがその動作周波数で動作されるときに、装着時におけるアンテナの接続先である機器からの放射アンテナエレメント構造のコモンモードアイソレーションを提供する４分の１波長バランを形成する。スリーブ内の電流は、したがって、スリーブリム２０Ｕに閉じ込められる。したがって、動作周波数では、スリーブ２０のリム２０Ｕ及び各ペア１０Ａ−１０Ｆ及び１０Ｅ−１０Ｊのらせん状エレメントは、平衡フィードに接続されるそれぞれの導電性ループを形成し、電流は、各ペアのエレメント間においてリム２０Ｕを通じて流れる。
【００４５】
上記のように、本発明のこの好ましい実施形態では、スリーブの周囲は、アンテナの動作周波数における管内波長に等しい。らせん状エレメントのペアとリムとによって動作周波数において形成される上記の導電性ループの共振から生じる共振モードを強化する上述の効果は、英国特許出願第ＧＢ２３４６０１４Ａで更に詳しく説明されている。スリーブ２０は、らせん状エレメント１０Ａ〜１０Ｊとは独立に、それ自体で共振構造として機能する。したがって、動作波長に等しい電気的長さを有するスリーブのリム２０Ｕは、リングモードで共振する。らせん状エレメントのペアとリム２０Ｕとによって形成されるループによる共振モードの強化は、ＧＢ２３４６０１４Ａに記載されるように、各らせん状エレメントとリムとの合流地点において、リム２０Ｕによって表わされるリングに波が導入され、次いで、その波がリム２０Ｕ沿いに進んで回転ダイポールを形成することをイメージすることによって、視覚化することができる。リム２０Ｕの電気的長さゆえに、導入された波がリム２０Ｕ沿いに進んで合流地点に戻るときは、次の波が対応するらせん状エレメントから導入され、最初の波を強化する。この発展的な波の組み合わせは、リムの共振長からもたらされる。
【００４６】
円偏波電磁波に関するアンテナの動作に寄与するリング共振と、スリーブ２０、及びコアの近位端面１２Ｐ上のめっきの作用とに関する更なる詳細が、上記のＧＢ２３４６０１４Ａに含まれている。本発明のこの実施形態のスリーブ及びめっきは、バラン機能及びリング共振の両方を提供するという点で有利であるが、本実施形態の場合のように、フィーダシールド導体１６に接続されたスリーブの形態として端を開口された空洞を形成ことによってリング共振を提供するのではなく、コア１２を取り囲むとともに近位及び遠位の両方の縁をコアの外側面部分上に有する環状の導体にらせん状エレメント１０Ａ〜１０Ｈを接続することによっても、リング共振を独立に提供することもできる。このような導体は、らせん状エレメント１０Ａ〜１０Ｊを形成する導電性トラックの幅と同様の幅を有する環状のトラックを構成しえる範囲内で、比較的狭くてもよい。このような場合でも、アンテナの動作周波数における管内波長に対応する電気的長さを有するならば、らせん状エレメント及びそれらの相互接続によって提供されるループに関連付けられた共振モードを強化するリング共振を発生させる。
【００４７】
らせん状エレメント１０Ａ〜１０Ｊ及びそれらの相互接続によって表わされるループの
共振挙動に関して、これらは、アンテナが、その動作周波数において、円偏波信号を感知可能である共振のモードで動作するように組み合わさる。らせん状エレメントの各ペア１０ＡＦ，１０ＢＧ，１０ＣＨ，１０ＤＩ，１０ＥＪは、アンテナの一動作周波数帯域内の共振と関連しており、これらのペアは、全て、以下のように、共通の円偏波共振を形成するように共同で動作する。アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊの長さの違いは、各群１０Ａ〜１０Ｅ，１０Ｆ〜１０Ｊ内の異なるエレメント間で電流の位相差を生じさせる。この共振モードでは、電流は、後述されるように、一方では、内側のフィード導体１８に結合された各エレメントペア１０Ａ−１０Ｆ、１０Ｂ−１０Ｇ、１０Ｃ−１０Ｈ、１０Ｄ−１０Ｉ、及び１０Ｅ−１０Ｊの間で、もう一方では、ＰＣＢアセンブリ１９（図２を参照せよ）の結合導体によってシールド１６に接続されたそれらの間で、リム２０Ｕ沿いに流れる。スリーブ２０、及びコアの近位端面１２Ｐ上のめっきは、全体として、コアの近位端面１２Ｐにおけるアンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊからシールド導体１６への電流の流れを阻止するトラップとして機能する。
【００４８】
バランスリーブを有する誘電体装荷マルチフィラーヘリカルアンテナの動作は、上記の英国特許出願第ＧＢ２２９２６３８Ａ及びＧＢ２３１０５４３Ａで更に詳しく説明されている。
【００４９】
フィーダ伝送線は、単純にアンテナエレメント構造との間で信号をやり取りするための５０オームの特性インピーダンスを有する線として以外の機能を実施する。第１に、上述のように、シールド１６は、フィード構造とアンテナエレメント構造との接続地点においてコモンモード絶縁を提供するために、スリープ２０と組み合わさって機能する。シールド導体の、（ａ）コアの近位端面１２Ｐ上のめっき２２との接続と、（ｂ）ＰＣＢアセンブリ１９上の導体との接続との間の長さは、（フィーダ伝送線を収容された）軸方向穴の寸法、及びシールド１６と穴の壁との間の空間を満たす材料の誘電率と相まって、シールド１６のその外表面上における電気的長さが、少なくともおおよそ、アンテナの２つの所要共振モードの各周波数における４分の１波長であるような長さであり、したがって、導電性スリーブ２０と、めっき２２と、シールド１６との組み合わせは、フィード構造とアンテナエレメント構造との接続において平衡電流を増進させる。
【００５０】
この好ましいアンテナには、フィード構造のシールド１６を取り囲む絶縁層がある。この層は、コア１２の誘電率よりも低誘電率であって、好ましいアンテナではエア層であり、これは、シールド１６の電気的長さに対するコア１２の影響を抑え、したがって、シールド１６の外側に関連したあらゆる縦共振に対するコア１２の影響も抑える。所要の動作周波数に関連した共振モードは、円柱状コアの軸から直径方向にすなわち横方向に伸びる電圧ダイポールによって特徴付けられるので、所要の共振モードに対する低誘電率スリーブの影響は、スリーブの厚さが少なくとも好ましい実施形態ではコアの厚さよりもかなり小さいゆえに、比較的小さくてすむ。したがって、シールド１６に関連した線形共振モードは、所望の共振モードから切り離されることが可能である。
【００５１】
アンテナは、５００ＭＨｚよりも大きい主要共振周波数を有し、これらの共振周波数は、上述のように、らせん状アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊの有効電気的長さによって決定される。所定の共振周波数において、エレメントの長さは、コア材料の比誘電率にも依存し、アンテナの寸法は、エアコアのクアドリフィラーアンテナの場合は大幅に低減される。
【００５２】
アンテナは、約２ＧＨｚにおけるデュアルバンド衛星通信に特に適している。この場合、コア１２は、約１０ｍｍの直径を有し、縦方向に伸びるアンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｄは、約１２ｍｍの平均縦（すなわち、中心軸に平行な）範囲を有する。導電性スリーブ２０の長さは、通常、ほぼ５．５ｍｍである。アンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｊの正
確な寸法は、設計段階で、所要の位相差が得られるまで経験的最適化を行うことによる試行錯誤法で決定することができる。コアの軸方向穴の中の同軸伝送線の直径は、ほぼ２ｍｍである。
【００５３】
次に、フィード構造の更なる詳細が説明される。図２に示されるように、フィード構造は、同軸の５０オームの線１６，１７，１８と、該線の遠位端に接続されたＰＣＢアセンブリ１９との組み合わせを含む。ＰＣＢアセンブリ１９を構成する成層基板は、この場合、コア１２の遠位端面１２Ｄに対して平らに対面接触する平面状の多層プリント回路基板である。ＰＣＢアセンブリ１９の最大寸法は、コア１２の直径よりも小さいので、ＰＣＢアセンブリ１９は、図１に示されるように、コア１２の遠位端面１２Ｄの周縁内に完全に収まっている。
【００５４】
この実施形態では、ＰＣＢアセンブリ１９は、コアの遠位面１２Ｄ上で中央に位置付けられた円盤の形態をとる。その直径は、コアの遠位面１２Ｄ上にめっきされたアーチ形のエレメント間結合導体１０ＡＥ，１０ＦＪを覆う大きさである。図４に示されるように、ＰＣＢアセンブリ１９は、同軸フィーダ伝送線の内側導体１８を受け入れる実質中心にある穴３２を有する。中心から外れた３つの穴３４は、シールド１６の遠位ラグ１６Ｇを受け入れる。突起（ラグ）１６Ｇは、同軸フィーダ構造に対するアセンブリ１９の位置決めを助けるために、曲げられる又は「ジョグされる（jogged）」。４つの穴３２，３４は、全て、貫通めっきされる。また、ＰＣＢアセンブリ１９の周縁の部分１９Ｐも、めっきされ、該めっきは、基板の近位面上及び遠位面上まで伸びている。
【００５５】
アセンブリ１９は、複数の絶縁層と複数の導電層とを有するという意味で、多層基板を含んでいる。この実施形態では、基板は、遠位層３６及び近位層３８を含む２枚の絶縁層を有する。導電層には、遠位層４０、中間層４２、及び近位層４４の３枚がある。中間導体層４２は、図４に示されるように、遠位絶縁層３６と近位絶縁層３８との間に挟まれる。各導体層は、図５Ａ〜５Ｃに示されるように、それぞれの導体パターンをエッチングされている。導体パターンが、ＰＣＢアセンブリ１９の周縁部分１９Ｐに達するところ及び貫通めっき穴３２，３４に達するところでは、それぞれ、縁のめっき及び穴のめっきによって、異なる層のそれぞれの導体が相互に接続される。導体層４０，４２，４４の導体パターンを示した図からわかるように、中間層４２は、（穴３２内に座しているときの）内側導体１８との接続から放射状アンテナエレメント接続部分１０ＡＲ〜１０ＪＲの方向に伸びる扇形すなわちセクタ形の第１の導体エリア４２Ｃを有する。この導体エリア４２Ｃの真下において、近位導体層４４は、（めっきビア３４内に受け入れられているときの）フィーダのシールド１６との接続から基板の周縁１９Ｐまで伸びて、放射状接続エレメント１０ＡＲ〜１０ＥＲを相互に接続するアーチ形の又は一部環状のトラック１０ＡＥを覆っている、概ねセクタ形のエリア４４Ｃを有する。このようにして、近位絶縁層３８の材料がコンデンサ誘電体として機能して、内側フィーダ導体１８とフィーダシールド１６との間に分路コンデンサが形成される。この材料は、通常、５よりも大きい誘電率を有する。
【００５６】
中間導電層４２の導体パターンは、アーチ形の又は一部環状のトラック１０ＦＪを覆うように内側の導体フィールド１８との接続から第２のめっき外周縁１９Ｐまで伸びる第２の導体エリア４２Ｌを有するようなパターンである。導体エリア４２Ｌの下にくる対応する導電性エリアは導電層４４内にはない。アーチ形のトラック１０ＦＪを覆う中心の穴３２とめっき周縁部分１９Ｐとの間の導電性エリア４２Ｌは、フィーダの内側導体１８とらせん状アンテナエレメント群の１つ、１０Ｆ〜１０Ｊとの間の直列インダクタンスとして機能する。
【００５７】
ＰＣＢアセンブリ１９の近位面が、コアの遠位面１２Ｄに接触されて、上述のようなア
ーチ形の相互接続エレメント１０ＡＥ，１０ＦＪの上に位置合わせされた状態で、ＰＣＢアセンブリ１９と細長いフィーダ１６〜１８との組み合わせが、コア１２に装着されると、周縁部分１９Ｐとその下のコアの遠位面１２Ｄ上のトラックとの間に接続がなされ、分路キャパシタンス及び直列インダクタンスを有するリアクティブ整合回路が形成される。
【００５８】
ＰＣＢアセンブリ１９の近位絶縁層は、層３８の比誘電率をほぼ１０にするために、セラミックを充填されたプラスチック材料で形成される。遠位絶縁層３６は、同じ材料、又は約４．５の比誘電率を有するＦＲ−４エポキシ基板のように更に低い誘電率を有する材料で作成することができる。近位層３８の厚さは、遠位層３６よりも大幅に薄い。実際、遠位層３６は、近位層３８のサポートとして機能してよい。
【００５９】
フィーダ線１６〜１８と、ＰＣＢアセンブリ１９と、コアの遠位面１２Ｄ上の導電性トラックとの間の接続は、はんだ付けによって、又は導電性の糊による接着によってなされる。フィーダ１６〜１８及びＰＣＢアセンブリ１９は、内側導体１８の遠位端がＰＣＢアセンブリ１９のビア３２の中にはんだ付けされ、シールド突起１６Ｇがそれぞれの中心外の穴３４に入れられたときに、全体として、一体のフィード構造を形成する。フィーダ１６〜１８及びＰＣＢアセンブリ１９は、全体として、不可分の整合回路網を伴う一体のフィード構造を形成する。
【００６０】
図６を参照すると、この回路図においてＣ及びＬによって示される分路キャパシタンス及び直列インダクタンスは、同軸伝送線の遠位端と放射アンテナエレメント構造との間に整合回路網４８を形成する。放射アンテナエレメント構造は、この回路図では、短いらせん状トラック１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｈ，１０Ｊ及び長いらせん状トラック１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｇ，１０Ｉを有するアンテナエレメント（図１を参照せよ）をそれぞれ表わす２つの支回路５０，５１として示されている。同軸線はシールド１６、絶縁層１７、及び内側導体１８として物理的に具現化されているが、同軸線がその近位端を５０オームの終端を有する高周波回路構成に接続されたときに、分路キャパシタンス及び直列インダクタンスの両方によって、その同軸線によって表わされるインピーダンスを、動作周波数におけるアンテナエレメント構造のインピーダンスに整合させる。
【００６１】
上記のように、フィード構造は、アンテナコア１２に挿入される前に、ＰＣＢアセンブリ１９の成層基板を同軸線１６〜１８に固定され、一体に組み立てられる。アセンブリ１９を不可分のパーツとして含む１つの部品としてフィード構造を形成すると、フィード構造の導入を２つの動き、すなわち、（ｉ）一体のフィード構造をコア１２の軸方向穴に滑り込ませること及び（ii）露出しているシールド１６の近位端部分の周囲に導電性のフェルール又はワッシャを嵌めることによって実施できるという点で、アンテナの組み立て費用が大幅に低減される。フェルールは、シールド部品１６に押し嵌めされてよいし、シールドに圧着されてもよい。コアへのフィード構造の挿入に先立って、コア１２の遠位端面１２Ｄ上におけるアンテナエレメント構造の接続部分に、及び軸方向穴の両端のすぐ近傍のめっき２２上に、好ましくははんだペーストが施される。したがって、上記の工程（ｉ）及び（ii）の完了後は、組み立て品を、はんだリフローオーブンに入れることができる、又は単一のはんだ付け段階としてのレーザはんだ付け、誘導はんだ付け、又はホットエアはんだ付けなどの代わりのはんだ付けプロセスに通すことができる。
【００６２】
（ａ）ＰＣＢアセンブリ１９の成層基板の周縁表面上及び近位表面上の導体と、（ｂ）コアの遠位面１２Ｄ上の金属化導体との間に形成されるはんだブリッジ、並びにそれらの導体自体の形状は、基板がコア上で正確に方向付けられた場合に、リフローはんだ付けの最中に平衡回転メニスカス力を提供するように構成される。
【００６３】
上述された構造を使用して、図７の挿入損失グラフによって示されるようなデュアルバ
ンド円偏波周波数応答を形成することが可能である。アンテナは、低い方の共振周波数ｆ１を中心とした第１の帯域と、高い方の共振周波数ｆ２を中心とした第２の帯域とを有する。通常、２つの中心周波数の周波数分離ｆ２−ｆ１は、平均周波数１／２（ｆ１＋ｆ２）の０．５％から５％までの間である。上述及び図示されたアンテナでは、アンテナは、左旋円偏波に関して主に上向きの放射パターンを有する。
【００６４】
インピーダンススミスチャート上において、非整合共振ノードの整合点が十分近くに集まっていない場合は、二極の整合回路網が好ましいとされる。図８、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０を参照すると、代替のフィード構造は、先の実施形態と同様にコアの遠位端面１２Ｄに対して平らに対面接触する両面プリント回路基板の形態をとるＰＣＢアセンブリ１９を有している。前述と同様に、プリント回路基板は、同軸フィーダ伝送線の内側導体を受け入れる実質中心にある穴３２と、シールド１６の遠位突起１６Ｇを受け入れる３つの中心外の穴３４とを有する。前述と同様に、４つの穴３２，３４は、全て、貫通めっきされ、また、基板周縁の周縁部分１９ＰＡ、１９ＰＢも、めっきされ、該めっきは、基板の近位面上及び遠位面上まで伸びている。
【００６５】
この代替のＰＣＢアセンブリ１９は、１枚の絶縁層と、２枚のパターン化導電層とを有するという意味で、両面成層基板を有している。本発明の他の実施形態では、追加の絶縁層及び導電層が使用されてよい。図８に示されるように、この実施形態では、２枚の導電層は、絶縁層６０によって隔てられた遠位層５６及び近位層５８を含む。この絶縁層６０は、ＦＲ−４ガラス強化エポキシ基板で作成される。遠位導体層及び近位導体層は、図９Ａ及び図９Ｂにそれぞれ示されるように、それぞれの導体パターンをエッチングされている。導体パターンが、成層基板の周縁部分１９ＰＡ，１９ＰＢに達するところ及び貫通めっき穴３２，３４に達するところでは、それぞれ、縁のめっき及び穴のめっきによって、異なる層のそれぞれの導体が相互に接続される。導体層５６，５８の導体パターンを示した図からわかるように、遠位導電層５６は、成層基板の中心の穴３２に収められているときの内側フィード線導体１８を基板の第１の周縁めっき縁部分１９ＰＡに接続する細長い導体トラック５６Ｌ１，５６Ｌ２を有する。この細長いトラックは、２つのパーツ５６Ｌ１，５６Ｌ２をなしており、これらのパーツは、その比較的狭くて細長い形状ゆえに、アンテナの動作周波数におけるインダクタンスを構成する。縁部分１９ＰＡは、アーチ形トラックの１つ、１０ＦＪを通じてコアの遠位端面１２Ｄ（図１）上の半分の放射状導体１０ＦＲ〜１０ＪＲに接続され、これらのインダクタンスは、（ｉ）内側フィード線導体１８と、（ii）短いトラックを有する３本のアンテナエレメント１０Ｆ，１０Ｈ，１０Ｊ及び長いトラックを有する２本のアンテナエレメント１０Ｇ，１０Ｉとの間で直列である。もし、成層基板上で利用可能なスペースにおいて、所要のインダクタンスを得るのに十分な長さの１つのトラック部分５６Ｌ１，５６Ｌ２を確保できないならば、トラック部分５６Ｌ１，５６Ｌ２のいずれかを平行な２つのトラック部分に分け、すなわち間に切り込みを入れ、単位長さあたりのインダクタンスを大きくすることができる。
【００６６】
フィード線シールド１６は、成層基板の穴３４に収められたときに、基板の反対側の周縁めっき縁部分１９ＰＢに、その比較的大きい面積ゆえに低いインダクタンスを有する扇形の導体５６Ｆによって直接接続される。したがって、シールドは、短いトラック１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅ及び長いトラック１０Ｂ，１０Ｄを有する残りのアンテナエレメントに、もう１つのアーチ形トラック１０ＡＥ及びそれぞれの放射状導体１０ＡＲ〜１０ＥＲ（図１）を通じて直接接続される。
【００６７】
扇形の導体５６Ｆは、個々の分路キャパシタンスのためのパッドを提供するために、細長い誘導トラック５６Ｌ１，５６Ｌ２と並んで第１の周縁めっき縁部分１９ＰＡに向かって伸ばされる。したがって、この実施形態では、扇形の導体５６Ｆは、誘導トラック５６Ｌ１，５６Ｌ２の両側でそれらに平行に伸びる２つの延長５６ＦＡ，５６ＦＢを有する。
各延長５６ＦＡ，５６ＦＢは、中央の誘導トラックと比べると、大幅に幅が広くそれゆえにインダクタンスを無視できるトラックとして形成される。これらの延長の１つ、５６ＦＡは、中心の穴３２に付随するめっきに接続された第１のチップコンデンサ６２−１、及び２本の誘導トラックパーツ５６Ｌ１と５６Ｌ２との合流地点に接続された第２のチップコンデンサ６２−２Ａのためのパッドを提供する。もう１つの延長、５６ＦＢは、やはり誘導トラックパーツ５６Ｌ１と５６Ｌ２との合流地点に接続された第３のチップコンデンサ６２−２Ｂのためのパッドを提供する。本発明のこの実施形態では、コンデンサ６２−１，６２−２Ａ，６２−２Ｂは、０２０１サイズのチップコンデンサ（例えば村田製作所のＧＪＭ）である。
【００６８】
上述された組み合わせは、図１０に概略を示された二極のリアクティブ整合回路網を構成する。該回路網は、（ａ）短いらせん状トラック１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｈ，１０Ｊを有するアンテナエレメントとそれらの関連パーツとによって構成されるソース、及び長いらせん状トラック１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｇ，１０Ｉを有するアンテナエレメントとそれらの関連パーツとによって構成されるソースをそれぞれ表わす２つの支回路６４，６５と、（ｂ）５０オームの負荷５２との間にデュアルバンド整合を提供する。この例では、フィード線１６〜１８（図８）は、５０オームの同軸線セクション６６である。インダクタＬ１，Ｌ２は、上で言及されたトラックセクション５６Ｌ１，５６Ｌ２によって形成される。分路キャパシタンスＣ１は、図８及び図９Ａにおいてコンデンサ６２−１として示されたものである。もう１つの分路キャパシタンスＣ２は、図９Ａを参照にして上述された２つのチップコンデンサ６２−２Ａ，６２−２Ｂの並列組み合わせによって形成される。第２のキャパシタンスＣ２のために２つのコンデンサを使用することによって、薄型のチップコンデンサを使用して比較的高いキャパシタンス値を得ることが可能になり、抵抗損失が低減される。
【００６９】
直列インダクタンスＬ１，Ｌ２及び分路キャパシタンスＣ１，Ｃ２によって構成される回路網は、アンテナの放射アンテナエレメント構造と、高周波回路構成に接続されたときに伝送線セクションの近位端にくる５０オームの終端との間に整合回路網を形成する。この５０オームの負荷インピーダンスは、動作周波数におけるアンテナエレメント構造のインピーダンスに整合される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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