JP2005033798A

JP2005033798A - 周波数選択表面を用いたマルチバンドホーンアンテナ

Info

Publication number: JP2005033798A
Application number: JP2004199702A
Authority: JP
Inventors: Michael S Zarro; エスザローマイケル; Heriberto Delgado; デルガドヘリベルト; William D Killen; ディーキレンウィリアム
Original assignee: Harris Corp
Current assignee: Harris Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US20050007289A1; US6985118B2; CA2467470A1; EP1496570A1

Abstract

【課題】グレーティンローブを防止できるホーンアンテナ及び導波管の提供
【解決手段】導波管（１００）は、導波管キャビティ（１４０）を画成する少なくとも１つの外面（１０５，１１０，１１５，１２０）と、導波管キャビティ内に位置する少なくとも１つの内面（１３０，１３５）とを含む。内面は、少なくとも１つの基板に結合される複数の周波数選択表面要素（１４５）を有する周波数選択表面（ＦＳＳ）を含む。基板は、第１の伝搬媒質内で第１の波長を有するＲＦ信号が、ＦＳＳ（１３０，１３５）を通過できるように、第１の伝搬媒質を画成する。ＦＳＳ（１３０，１３５）は、第２の伝搬媒質に結合され、ＲＦ信号が、第２の伝搬媒質では、隣接するＦＳＳ（１３０，１３５）の中心間の物理的距離の少なくとも２倍の大きさの第２の波長を有するようにする。第２の波長は、第１の波長と異なることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁導波管及びホーンアンテナに関する。

従来的な電磁導波管及びホーンアンテナは本分野で広く知られている。導波管は、マイクロ波信号で通常的に使用される送信ライン構造である。導波管は、典型的には、伝搬する電磁波を閉じ込めてガイドする材料媒質を含む。マイクロ波の場合、マイクロ波は、通常的には、断面が通常的には楕円形状若しくは円形の中空の金属製コンダクターからなる。この種の導波管は、ある条件下で、固体、液体、液晶若しくはガス状の誘電材料を含む。

導波管では、“モード”は、伝搬若しくは静止している電磁場の種々の考えられるパターンの１つである。各モードは、周波数、分極、電界強度、磁界強度により特徴付けられる。モードの電磁場パターンは、周波数、屈折率若しくは誘電率及び相対透過率、及び導波管若しくはキャビティの形状寸法に依存する。所与の構造に対して十分低い周波数を用いると、ＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｅｌｅｃｔｒｉｃ）若しくはＭＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｍａｇｎｅｔｉｃ）モードは支援されないだろう。より高い周波数では、より高いモードが支援され、導波管の動作的なバンド幅を制限する傾向になる。各導波管構成は、異なる動作のＴＥ若しくはＭＥモードを形成できる。最も有用な伝搬モードは、ＤｏｍｉｎａｎｔＭｏｄｅと呼ばれる。異なる場構成を備える他のモードは、意図せずに生ずることができ若しくは故意に生じさせることができる。

動作時、導波管は、ｘ、ｙ、ｚ方向の場構成要素を有するだろう。長方形の導波管は、典型的には、ａ，ｂ，ｌでそれぞれ表わされる幅、高さ、長さの導波管寸法を有するだろう。カットオフ周波数若しくはカットオフ波長（ＴＥモードに対して）は、次のように表わせる。

ここで、ａは導波管の幅の広い側の幅、ｂは狭い側に沿って測定された導波管の幅、ｃは光速、ε及びμは導波管の誘電体の誘電率及び透過率、ｍ、ｎはモード数である。導波管における最も低い周波数モードは、ＴＥ_１０モードである。このモードでは、カットオフ周波数での信号波長に対する等式がλ_Ｃ＝２ａまで減る。導波管は、静的な形状寸法を有するように一般的に設計されているので、従来的な導波管の動作周波数及びバンド幅は制限される。

ホーンアンテナは、実質的に端部が開口した導波管であり、壁は、放射窓に向かって外側に広がっている。ホーンアンテナは、所望のアンテナ放射パターンに依存して、特定モードを支援するように設計できる。一般的には、ホーンアンテナは、特別な周波数若しくは周波数バンド内で動作する。

周波数及びバンド幅の制限を克服するため、ＬｏｕｇｈｂｏｒｏｕｇｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｌｏｕｇｈｂｏｒｏｕｇｈ）に譲渡された国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９２／０１１７３は、導波管内に周波数応答に影響する周波数選択表面（ＦＳＳ）を使用できることを提案する。ＦＳＳは、典型的には、２つの構成の一方で設けられる。第１の構成では、２若しくはそれ以上の電導性部材の層が、誘電体基板により分離される。部材は、ＦＳＳが反射型になる特定周波数で共振するように選択される。部材層間の距離は、ＦＳＳが透過型になり信号を通過させる基本周波数でバンドパス条件を生成するように選択される。ＦＳＳは、また、基本周波数の高調波を通過させることができる。例えば、基本周波数が１０ＧＨｚである場合、ＦＳＳは、２０ＧＨｚ，３０ＧＨｚ，４０ＧＨｚ等を通過させることができる。当然に、高調波周波数の１つが、部材の共振周波数とたまたま一致した場合、例えば、部材が３０ＧＨｚで共振するように選択されている場合、ＦＳＳは、反射型になり、当該特定周波数を通さないだろう。

或いは、ＦＳＳ要素は、電導性表面内のアパーチャであってもよい。アパーチャの寸法は、アパーチャが特定周波数で共振するように選択できる。この構成では、ＦＳＳ要素は、共振周波数で伝搬する信号を通す。ＦＳＳ表面に入射する他の電磁波は、表面で反射される。

マルチバンド導波管若しくはホーンアンテナでは、ＦＳＳは、第１のホーン内の第２のホーンを形成でき、この場合、第２のホーン及び第１のホーンは、異なる周波数に調整される。この概念は、欠点がないわけでない。特に、Ｌｏｕｇｈｂｏｒｏｕｇｈにより提案されるホーンは、制御されない方向に散乱される電磁エネルギであるグレーティンローブ（Ｇｒａｔｉｎｇｌｏｂｅ）を生成しうる。グレーティンローブは、Ｓｎｅｌｌの反射及び回折法則に従わない透過若しくは散乱された平面波に起因する。グレーティンローブの原因は、ＦＳＳ内の比較的大きな要素間間隔、表面に対する平面波の大きな入射角及び／又はその双方である。重要なことに、グレーティンローブは、ホーンアンテナの性能に悪影響を及ぼし、防止されるべきである。従って、マルチバンド動作のためにＦＳＳと協働でき、しかもグレーティンローブを生成することなく動作できるホーンアンテナ及び導波管に対する必要性がある。

本発明は、導波管キャビティを画成する少なくとも１つの外面と、前記導波管キャビティ内に位置する少なくとも１つの内面とを含む、ホーンアンテナであってよい導波管に関する。内面は、少なくとも１つの基板に結合される複数のＦＳＳ要素を有する周波数選択表面（ＦＳＳ）を含む。基板は、第１の伝搬媒質内で第１の波長を有するＲＦ信号が、ＦＳＳを通過できるように、第１の伝搬媒質を定義する。ＦＳＳは、第２の伝搬媒質に結合され、ＲＦ信号が、第２の伝搬媒質では、近傍のＦＳＳ要素の中心間の物理的距離の少なくとも２倍の大きさの第２の波長を有するようにする。第２の波長は、第１の波長と異なってよい。更に、基板は、３よりも大きい相対誘電率及び／又は相対透過率を有する誘電体を含んでよい。

ＦＳＳは、複数の誘電層及び／又は複数のＦＳＳ要素の層を含んでよい。ＦＳＳ要素は、電導性表面内の電導性要素及び／又はアパーチャを含むことができる。ＦＳＳは、更に、第２の伝搬媒質のインピーダンスに第１の伝搬媒質のインピーダンスをあわせるための少なくとも１つの誘電層を含むことができる。

本発明は、また、第１のホーンと、第１のホーン内に配置される少なくとも第２のホーンとを含むマイクロ波放射用アンテナに関する。第２のホーンは、少なくとも１つの基板に結合される複数の周波数選択表面要素を有する少なくとも１つの周波数選択表面（ＦＳＳ）を含む。前記基板は、第１の伝搬媒質内で第１の波長を有するＲＦ信号がＦＳＳを通過できるように、第１の伝搬媒質を画成する。ＦＳＳは、第２の伝搬媒質でＲＦ信号が第２の波長を有するように第２の伝搬媒質に結合される。アンテナは、更に、第２のホーン内に配置された第３のホーンを少なくとも１つ含み、第３のホーンは、少なくとも１つのＦＳＳを含む。

同様、ＦＳＳは、第２の伝搬媒質のインピーダンスに第１の伝搬媒質のインピーダンスを合わせるための少なくとも１つの誘電層を含む、複数の誘電層を含むことができる。ＦＳＳ要素は、電導性の表面内の電導性の要素及び／又はアパーチャを含むことができる。ＦＳＳは、更に、複数のＦＳＳ要素層を含むことができる。

本発明は、また、テーパの付いた中空の金属製コンダクターと、基板を含むＦＳＳと、ホーンの少なくとも１つの壁を画成する要素のアレイとを含む導波管ホーンアンテナに関する。導波管は、約１の誘電率及び透過率を有する材料により充填できる。ＦＳＳは、伝播する電磁波を閉じ込めてガイドするように配置される同心状のリングスロットを含むことができる。アンテナのグレーティンローブは、３より大きな値に基板の誘電率及び透過率の少なくとも一方を増加させることにより減少される。更に、少なくとも１つのアンテナのグレーティンローブは、ＦＳＳの近傍要素間の間隔を減少させることにより減少される。

誘電率及び／又は透過率の値は、ＦＳＳの広帯域性能を改善するために選択できる。例えば、誘電率及び／又は透過率は、少なくとも４５％の帯域幅割合を有するように選択できる。誘電率及び／又は透過率の値は、約１０から１００の間であることができる。更に、誘電率及び／又は透過率は、ＦＳＳに垂直な平面に対して約２０から４０度の範囲の入射角を有するＲＦ信号の性能改善のために選択できる。

本発明は、所与の動作周波数に対して比較的小さな要素間の間隔を有するＦＳＳ要素を含む周波数選択表面（ＦＳＳ）を含む導波管に関する。従来のＦＳＳに比して、小さな要素間間隔は、ＦＳＳバンド幅を増やし、グレーティンローブをより高い周波数に移動させることで削減する。更に、信号入射角に関するＦＳＳ性能が向上する。

図１を参照するに、ＦＳＳ１３０，１３５を含む模範的なマルチバンド導波管（導波管）１００が示される。模範的な導波管１００は、長方形の断面を有しているが本発明はこれに限定されない。重要なこととして、本発明は、導波管キャビティ１４０を画成する如何なる適切な導波管であってよい。例えば、導波管は、円形、正方形、楕円形、三角形若しくは他の適切な形状の断面を有してよい。更に、導波管キャビティ１４０は、誘電材料により充填されてよく若しくは何も充填されなくてもよい。

導波管１００は、外面１０５，１１０，１１５，１２０のような、少なくとも１つの外面を含んでよい。外面１０５，１１０，１１５，１２０は、電導性のある表面、誘電性のある表面、ＦＳＳ、それらの組み合せ、及び／又は、ＴＥＭ信号を伝搬するために使用できる如何なる他の表面であってよい。従って、ＴＥ_１０モードでは、導波管の第１のカットオフ周波数での信号波長は、式λ_Ｃ＝２ａで与えられる。

ＦＳＳ１３０，１３５は、ある種の信号が導波管内に伝搬される時に導波管の実効寸法を変化させるために導波管内に配置できる。ＦＦＳ１３０，１３５は、如何なる所望の向きで導波管１００内に配置できる。構成の一例として、ＦＦＳ１３０，１３５は、外面１１０，１２０に平行に、導波管内に縦方向に配置できる。例えば、ＦＳＳ要素１４５を有するＦＳＳ１３０，１３５は、波長λ_Ｃを有する信号を通し、例えばλ_Ｃ’＝２ａ’の波長λ_Ｃ’を有する他の信号を反射するように調整できる。従って、導波管の実効幅は、波長λ_Ｃ’を有する信号が導波管を通って伝搬される時にａ’となる。尚、追加のＦＳＳが、更なるモードを支援するために設けられてよい。結果、導波管は、複数の支配モードを支援するために最適化できる。ＦＳＳ要素は、導電性の表面内の導電性要素若しくはアパーチャであってよい。

図２を参照するに、ＦＳＳを内蔵するマルチバンドホーンアンテナ（マルチバンドホーン）２００の形態の模範的な導波管が示されている。マルチバンドホーン２００は、ピラミッド形で示されているが、当業者は、多数の異なる形状がホーンに利用可能であることを理解し、本発明がこれに限定されない。例えば、ホーンは、円筒形、円錐形、放物線形、若しくは他の適切な形状であることができる。

マルチバンドホーン２００は、第１のホーンセクション２０５と、第１のホーンセクション２０５内に中心に配置される第２のホーンセクション２１０とを含むことができる。第１のホーンセクション２０５は、第１の導波管２２０に動作的に接続できる。第２のホーンセクション２１０が動作的に接続される第２の導波管２２５は、第１の導波管２２０内に中心に配置できる。導波管２２０，２２５は、第１のホーンセクション２０５及び第２のホーンセクション２１０に信号をそれぞれ供給できる。以下、第１のホーンセクション２０５及び第１の導波管２２０は、集合的に第１のホーン２３５と称する。また、第２のホーンセクション２１０と第２の導波管２２５は、集合的に第２のホーン２４０と称する。

第１のホーン２３５は、電導性の表面、誘電性の表面、ＦＳＳ、かかる表面の組み合せ、及び／又は他の適切な表面からなることができる。例えば、第１のホーン２３５は、第１のホーン２３５が動作するように設計された周波数帯域のみ信号を反射するように設計されたＦＳＳを含むことができる。従って、ＦＳＳは、依然として、最適なホーン効率に必要とされる信号反射を提供できる一方、レーダシグニチャ及びホーンの動作帯域外でのマルチバンドホーン２００の広帯域反射が最小化される。これは、マルチバンドホーン２００が広帯域反射表面の存在により悪影響を受ける他のＲＦ装置に近傍で動作する場合に非常に有用な特徴である。更に、低減されたレーダシグニチャは、マルチバンドホーン２００が小さいレーダシグニチャを有することが意図される航空機や乗り物で使用される場合に有利である。

マルチバンドホーン２００の実効寸法は、ある種類の信号がマルチバンドホーン２００により受信若しくは送信されたときに変化できる。例えば、第２のホーン２４０は、ＦＳＳ２５０を有するＦＳＳを含むことができる。ＦＳＳ要素は、第１のホーン２３５の動作周波数帯域と異なる周波数帯域で信号を反射するよう調整できる一方、第１のホーン２３５の動作周波数帯域内の信号に対して透過型になる。従って、第２のホーン２４０は、第１のホーン２３５の動作性能に悪影響を与えることなくマルチバンドホーン２００の動作周波数を増加できる。

更なるホーン及び導波管が、マルチバンドホーン２００に組み入れられてもよい。例えば、第３のホーンセクション２１５が、第２のホーンセクション２１０内に配置でき、第４のホーン（図示せず）が、第３のホーンセクション２１内に配置できるといった具合である。同様、第３の導波管２３０は、第２の導波管２２５等内に配置できる。第３のホーンセクション２１５及び第３の導波管２３０は第３のホーン２４５を形成できる。

各連続的なホーンは、ＦＳＳを用いて他のホーンとは異なる周波数で動作するよう設計できる。一般的には、動作周波数は、ホーンが小さくなるにつれて増加すべきである。適切なホーン動作のために、第３のホーン２４５は、好ましくは、第１のホーン２３５及び第２のホーン２４０の双方の動作周波数で透過型である。例えば、第３のホーン２４５のＦＳＳは、第３のホーン２４５が動作する動作周波数で反射型であるが、第１のホーン２３５及び第２のホーン２４０の動作する周波数帯域を通すＦＳＳ要素２５５を含むことができる。同様、第４のホーンが設けられる場合、第４のホーンは、第１のホーン２３５、第２のホーン２４０及び第３のホーン２４５等の動作周波数で透過型であるべきである。

［周波数選択表面］
図３Ａを参照するに、マルチバンドホーン２００内で第３のホーン２４５の表面として若しくは導波管１００内で壁として使用できる模範的なＦＳＳ３００が示されている。ＦＳＳ３００は、高誘電率及び／又は高透過率を有する基板３１０からなってよい。例えば、誘電率及び／又は透過率は３より大きくてよい。媒質を通って移動する信号の伝搬速度はｃ／√ε_ｒμ_ｒに等しく、μ_ｒは媒質の相対透過率、ε_ｒは媒質の相対誘電率（誘電率）であり、基板３１０の誘電率及び／又は透過率の増加は基板３１０内の信号の伝搬速度及びそれによる信号の波長を低減する。

図３Ａには、基板３１０の一部が、ＦＳＳ要素３０５が見えるように除去されて示されている。ＦＳＳ要素は、典型的には、当該要素のサイズに比例する信号波長で共振し、例えばＦＳＳ要素が信号波長の２分の１のときに共振する。従って、信号の波長が低減されるとき、ＦＳＳ要素のサイズが低減できる。従って、ＦＳＳ要素３０５のサイズは、誘電率及び／又は透過率を増加させることによって低減でき、これにより、ＦＳＳ要素を互いに近接して離間させることが可能となる。要素間間隔の低減は、要素サイズの低減に比例することができる。従って、基板３１０の誘電率及び／又は透過率を増加させることによって、従来的な回路基板で可能なレベルに比して、ＦＳＳ要素３０５を互いにより近づけて離間させることが可能となる。

例えば、基板３１０の相対誘電率が５０であり、相対透過率が１である場合、基板内の信号の伝搬速度は、空気中の伝搬速度の約１４％となるだろう。特定の周波数に対して調整されたＦＳＳ要素３０５のサイズは、これに応じて低減できる。従って、ＦＳＳ要素３０５の要素間間隔は、相対誘電率及び相対透過率が１である基板を用いる場合の要素間間隔の距離の１４％である距離まで低減できる。更に、相対誘電率が５０のままで相対透過率が５０に増加した場合、ＦＳＳ要素のサイズは、相対誘電率及び相対透過率が１である基板でのサイズの２％にまで低減できる。従って、ＦＳＳ要素３０５の要素間間隔は、相対誘電率及び相対透過率が１である基板を用いる場合の要素間間隔の距離の２％にまで低減できる。

要素間間隔の低減は、図６Ａ，６Ｂに示すように、ＦＳＳの動作帯域幅及び性能を増加させる。模範的な目的のため、図６Ａは、ＦＳＳ要素６１０及び低誘電率、例えば５０の相対誘電率の基板６１５を有するＦＳＳ６０５である。リフレクタとしてのＦＳＳ要素６１０，６２５の動作は、点源としてモデル化できる。より大きなＦＳＳ要素６１０は、より小さいなＦＳＳ要素６２５に比して、点源間のより大きな距離をもたらす。尚、ＲＦエネルギ６４０が、ＦＳＳ要素６２０から自由空間のような第２の媒質に遷移する際、ＲＦエネルギ６４０の波長が増加する。特に、ＦＳＳ要素６２５の中心間の間隔ｄ_２に対するＲＦエネルギ６４０の波長λ_２の比（λ_２／ｄ_２）は、ＦＳＳ要素６１０の中心間の間隔ｄ_１に対するＲＦエネルギ６３５の波長λ_２の比（λ_１／ｄ_１）よりも相当大きい。例えば、好ましい実施例では、比（λ_２／ｄ_２）は、少なくとも２である。

要素間隔に対する波長のより大きな比（λ_２／ｄ_２）は、制御されない方向での電磁エネルギの散乱を低減し、これにより、制御されない放射と称され、典型的なＦＳＳ要素間間隔を用いると発生しうるグレーティンローブの発生を実質的に無くす。アレイ格子の幾何的形状に起因するグレーティンローブは、要素間間隔を低減することでより高い周波数に移動される。従って、グレーティンローブは、動作の周波数帯域外に効果的に移動される。増加された比（λ_２／ｄ_２）は、また、中立の入射角での性能から大幅に変化するＲＦ入射角に対するＦＳＳ性能を改善する。例えば、ＦＳＳの性能は、ＦＳＳの表面に垂直な面に対して約２０〜４０度の間の入射角を有するＲＦ信号に対して、改善された広帯域性能のために最適化できる。例えば、性能は、４５％より大きな帯域幅割合を有する周波数帯域に亘って改善できる。ここで定義されるように、帯域幅割合（％ＢＷ）は、式％ＢＷ＝（ＢＷ／ｆ_Ｃ）×１００により与えられ、ＢＷはＦＳＳの動作帯域幅であり、ｆ_ＣはＦＳＳの動作中心周波数である。従って、本発明によれば、導波管若しくはホーンアンテナ設計者が、動作時に受ける入射角に基づいてＦＳＳ要素のサイズ及び分離を最適化できるようになる。特定のＦＳＳ設計に対するＦＳＳ要素の最適なサイズ、間隔及び幾何的寸法は、経験的に若しくは、ＰｅｒｉｏｄｉｃＭｏｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ（ＰＭＭ）を用いた電磁場及び波解析を実行するコンピュータープログラムを用いて決定できる。理論は、参照要素と称される単一の要素によってそれぞれの無限散乱アレイをモデル化することを可能とする平面波展開技術に基づく。

図３Ｂは、図３ＡのＦＳＳ要素３０５の拡大図３２０を示す。尚、ＦＳＳ要素３０５は、電導性表面内のアパーチャであることができる。例えば、ＦＳＳ要素は、基板の金属化層からエッチングされたアパーチャであることができる。ＦＳＳ要素は、また、電導性の要素であることができる。この点、ＦＳＳ要素３０５は同心の円形のリングとして示されているが、本発明はこれに限定されることは無く、あらゆる適切なＦＳＳ要素が使用できる。

使用できるＦＳＳ要素の例は、ダイポール（ｄｉｐｏｌｅｓ）、トリポール、クロス−ダイポール、及び、エルサレムクロス（Ｊｅｒｕｓａｌｅｍｃｒｏｓｓｅｓ）である。更に、ＦＳＳ要素は、正方形のリング、六角形、装荷（ｌｏａｄｅｄ）トリポール、４脚装荷ダイポール、楕円形リング、楕円状六角形、及び、かかる形状の同心状の形態であってよい。更に、ＦＳＳ要素は、例えばネスト状（ｎｅｓｔｅｄ）トリポール、ネスト状楔形六角形、及び，４脚ネスト状装荷ダイポールのような、要素の組み合わせでもよい。かかるＦＳＳ要素構造は、アパーチャ（スロット型の要素）を用いるアプリケーション及び導電性の要素を用いるアプリケーションの双方において良好に機能する。また、導電性のパッチは、例えば、正方形のパッチ、円形のパッチ及び六角形のパッチであってよい。更に、使用できる他のＦＳＳ要素の種類が無数に存在する。

ＦＳＳ要素が導電性の表面内のアパーチャである場合、図３Ｂに示すように、ＦＳＳ要素は、所望の周波数帯域で伝搬する信号を通過及び反射させることができる如何なる適切なアパーチャであってよい。ＦＳＳ要素３０５が２若しくはそれ以上の特別な周波数帯域を通過するように選択されている場合、同心状のアパーチャが適切なＦＳＳ要素の選択であることができる。例えば、異なる周波数帯域を通過させるように調整されたインナアパーチャ３２５及びアウタアパーチャ３３０が使用できる。従って、ＦＳＳ３００は、第３のホーン２４５の表面として若しくは導波管１００の壁として好適である。例えば、インナアパーチャ３２５は、第２のホーン２４０の動作周波数帯域であることができる２０．２ＧＨｚから２１．２ＧＨｚの周波数帯域を通すように選択でき、アウタアパーチャ３３０は、第１のホーン２３５の動作周波数帯域であることができる７．２５ＧＨｚから８．４ＧＨｚの周波数帯域を通すように選択できる。更に、ＦＳＳ要素は、第３のホーン２４５の動作周波数帯域であることができる３０ＧＨｚから３１ＧＨｚの周波数帯域を反射させるように選択できる。

ＦＳＳ３００用の基板３１０の相対誘電率は、インナ及びアウタの要素アパーチャ３２５，３３０の外径及び内径を選択する際に考慮されるべきであり、アパーチャ３２５，３３０が適切な周波数帯域を通すように保証する。例えば、基板３１０の相対誘電率が５０の場合、２０．２ＧＨｚから２１．２ＧＨｚの通過帯域を達成するため、インナアパーチャ３２５の内径は４ミリ、インナアパーチャ３２５の外径は９ミリでありえる。更に、７．２５ＧＨｚから８．４ＧＨｚの通過帯域を達成するため、アウタアパーチャ３３０の内径は３６ミリ、アウタアパーチャ３３０の外径は４１ミリでありえる。

図３Ｅは、断面ライン３Ｅ−３Ｅに沿った図３ＡのＦＳＳ３００の分解部分断面図３７０である。尚、ＦＳＳ３００は、本例では電導性の表面３７５内の同心のアパーチャであるＦＳＳ要素のアレイを含むことができる。電導性の表面３７５は、一若しくはそれ以上の誘電性基板３９０に付与された金属層であることができる。誘電性基板３９０は、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート若しくは他の適切な誘電材料であることができる。

図３Ｃを参照するに、導波管１００の壁１３０，１３５若しくは第２のホーン２４０の表面として使用できる模範的なＦＳＳ３４０が示される。ＦＳＳ３４０を含む基板３４８の部分は、ＦＳＳ要素３４５を見せるため図３Ｃでは切除されている。図３Ｄは、図３ＣのＦＳＳ要素３４５の拡大図３６０を示す。第３のホーン２４５に対して使用されるＦＳＳ要素３０５とは対照的に、ＦＳＳ要素３０５は、単一のアパーチャ３５０を含むことができる、というのは、第２のホーンは、本例では第１のホーン２３５の動作周波数帯域である単一の周波数帯域だけを通せばよいからである。

従って、例えば、ＦＳＳ要素３４５は、７．２５ＧＨｚから８．４ＧＨｚの周波数帯域を通す一方、２０．２ＧＨｚから２１．２ＧＨｚの周波数帯域を反射するように選択できる。例えば、基板３４８の相対誘電率が５０の場合、インナアパーチャ３５０の内径は、４ミリ、インナアパーチャ３５０の外径は９ミリでありうる。

上述の如く、基板３１０が高い誘電率及び／又は透過率を有することは望ましい。例えば、誘電率及び透過率の少なくとも一方が３よりも大きくてよい。好ましい構成では、上下の基板３１０，３８５は、高誘電率及び／又は高透過率の形態で設けられてよい。たいていの場合、電力損失を最小化するために低い損失材料を利用することが好ましい。例えば、損失係数は０．００５より小さくてよい。但し、ある量の電力損失が許容可能若しくは望ましいアプリケーションがありうる。更に、上下の基板３１０，３８５は、約３７７オームである自由空間若しくはＦＳＳ３００が動作する如何なる他の媒質のインピーダンスにＦＳＳ３００のインピーダンスを合わすために最適化されてもよい。

図４Ａを参照するに、ＦＳＳが電導性の要素４０５を用いるＦＳＳ４００に対する代替構成が示される。かかる構成は、導電性の要素４０５、導電性の要素４０５のアレイ間の間隔及び基板材料が適切に選択されている限り、第１、第２若しくは第３のホーンに対して使用できる。ＦＳＳ４００を含む基板４０７の部分が、下にある導電性要素を見せるために切除されている。導電性要素４０５の拡大図が図４Ｂに示される。導電性要素４０５は、導電性要素４０５は、適切なＦＳＳ幾何寸法を有するコンダクターであることができる。例えば、ＦＳＳ要素４０５は、図に示すように、６角形であることができる。導電性要素は、ＦＳＳが反射型になる特定周波数で共振するように選択されるべきである。例えば、３０ＧＨｚから３１ＧＨｚの周波数帯域で動作するホーンで使用されるＦＳＳ要素は、当該周波数帯域で共振すべきである。同様、２０．２ＧＨｚから２１．２ＧＨｚの周波数帯域で動作するホーンで使用されるＦＳＳ要素は、当該周波数帯域で共振すべきであり、以下同様である。更に、要素間間隔は、最適化され、グレーティンローブを最小化若しくは無くし、また、経験することになる入射角に対する最適な性能を提供する。最適な要素間間隔は、経験的に、若しくは、ＰｅｒｉｏｄｉｃＭｏｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄを用いた電磁場及び波解析を実行するコンピュータープログラムを用いて決定できる。

図４Ｃには、断面ライン４Ｃ−４Ｃに沿った図４ＡのＦＳＳの分解部分断面図が示される。かかる構成では、導電性要素の複数のアレイ４１０を重ねることが有効である。尚、他のＦＳＳ種類に対して、導電性要素のアレイ４１０は、基板４１５上に堆積される金属層により形成できる。更に、アレイ４１０は、一若しくはそれ以上の基板層４２０，４２５により分離できる。基板層４２０，４２５の基板の相対誘電率及び厚さは、伝搬する信号に対してＦＳＳ４００が透過型になるべき基本周波数でインターフェアレンス・ヌル（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｎｕｌｌｓ）を生成するように選択できる。インターフェアレンス・ヌルは、ＦＳＳ４００に対してバンドパス条件を生む。基板層４２０，４２５の誘電率及び厚さは、経験的に、若しくは、ＰｅｒｉｏｄｉｃＭｏｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄを用いた電磁場及び波解析を実行するコンピュータープログラムを用いて決定できる。

ＦＳＳ４００は、また、基本周波数の高調波を通すことができる。例えば、基本周波数７．７ＧＨｚの場合、ＦＳＳは、１５．４ＧＨｚ，２３．１ＧＨｚ等を通すことができる。３０．８ＧＨｚは７．７ＧＨｚの高調波であるが、本例では、３０．８ＧＨｚは、ＦＳＳ要素が反射型になるように設計される周波数帯域内であることができる。従って、ＦＳＳ要素は、特定周波数に対して反射型になるだろう。

追加の基板４３０，４３５も設けることができる。上述の如く、追加の基板は、ＦＳＳ４００の全体の誘電率及び／又は透過率を増加させるために使用できる。例えば、追加の基板は、自由空間若しくはＦＳＳ４００が動作される如何なる他の媒質のインピーダンスにＦＳＳ４００のインピーダンスを合わせるために使用できる。

［導波管組立体］
図５Ａを参照するに、代替的な導波管組立体５０５を有するマルチバンドホーンアンテナ５００が示される。導波管組立体５０５は、各導波管のそれぞれの動作周波数範囲の外側のＲＦ信号による導波管組立体の相互干渉を最小化することによって、マルチバンドホーンアンテナ５００に対して良好なホーン供給特性を提供する。断面ライン５Ｂ−５Ｂに沿った導波管組立体５０５の断面図が、図５Ｂに示される。導波管組立体は、複数の同心状の導波管、例えば第１の導波管５１０、第２の導波管５１５及び第３の導波管５２０を含んでよい。更に、信号プローブ５１１，５１６，５２１は、導波管５１０，５１５，５２０内でＲＦ信号を生成するため、それぞれの導波管５１０，５１５，５２０のそれぞれ内に配置できる。

第１の導波管５１０は、複数の表面材料を含むことができる。例えば、第１の導波管５１０は、電導性表面、誘電性表面、ＦＳＳ若しくはこれらの組み合せを含んでよい。一の構成では、導波管の壁（複数の壁を含む）５３０，５３５が導電性であることができる。壁５４０は、電導性の部位５４２及びＦＳＳの部位５４４，５４６を含んでよい。ＦＳＳ部位５４４は、導波管５１０と導波管５１５の交わり部に配置できる。ＦＳＳ部位５４４は、導波管５１０の動作周波数範囲内でＲＦ信号を反射し、且つ、導波管５１５の動作周波数範囲内でＲＦ信号を通過させるように構成できる。同様、ＦＳＳ部位５４６は、導波管５１０と導波管５２０の交わり部に配置できる。更に、ＦＳＳ部位５４６は、導波管５１０の動作周波数範囲内でＲＦ信号を反射し、且つ、導波管５２０の動作周波数範囲内でＲＦ信号を通過させるように構成できる。

導波管５１５は、壁５４８，５５０，５５２を含んでよい。壁５５０は導電性であることができる。壁５５２は、導波管５２０と交わる部位５５８と、残りの交わらない部位５５６と含んでよい。壁５４８，５５０及び壁５５２の部位５５６は、導波管５１０の動作周波数範囲内でＲＦ信号を通すが、導波管５１５の動作周波数範囲内でＲＦ信号を反射するＦＳＳであることができる。壁５５２のＦＳＳ部位５５８は、導波管５１０の動作周波数範囲内でＲＦ信号を通すが、導波管５１５の動作周波数範囲内でＲＦ信号を反射することができる。更に、ＦＳＳ部位５５８は、導波管５２０の動作周波数範囲内でＲＦ信号を通すことができる。

最後に、導波管５２０は、導波管の壁５６０，５６２，５６４を含んでよい。壁５６４は電導性であることができる一方、壁５６０，５６２は、導波管５２０の動作周波数範囲内でＲＦ信号を反射し且つ導波管５１０、５１５の動作周波数範囲内でＲＦ信号を通すＦＳＳであることができる。従って、各々の導波管は、マルチバンド構成に起因する干渉が殆ど若しくは一切無く動作できる。

［高誘電率材料］
基板の相対誘電率を増加させるために使用できる材料の１例は、酸化チタン（ＴｉＯ２）である。ＴｉＯ２は、材料のｃ軸に直角に測定される際、８６付近の相対誘電率（誘電率）及び０．０００２の損失係数を有し、ｃ軸に平行に測定される際、１７０付近の相対誘電率及び０．００１６の損失係数を有する。その他の使用できる材料は、酸化バリウム（ＢａＯ）の結晶であり、３４の誘電率及び０．００１の損失係数を有する。更に、Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ，ＷＡのＫｙｏｃｅｒａＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｅｒａｍｉｃｓＣｏｒｐからそれぞれ入手可能なＳＢ３５０，ＳＬ３９０及びＳＶ４３０誘電セラミック、Ｆｒａｎｃｅ，ＳｅｖｒｅｓＣｅｄｅｘのＴｅｍｅｘＣｏｒｐから入手可能なＥ２０００，Ｅ３０００，Ｅ４０００、ＭＡ，ＡｖｏｎのＣｕｍｉｎｇＣｏｒｐから入手可能なＣ−ＳｔｏｃｋＡＫ、及び、ＣＴ，ＲｏｇｅｒｓのＲｏｇｅｒｓＣｏｒｐから入手可能なＲＴ／６０１０ＬＭのような、多くの他の使用できる材料が市販されている。

メタ材料も、高い相対誘電率及び／又は相対透過率を媒質を有する基板に付与するために使用できる。ここで定義するように、用語“メタ材料”は、オングストローム若しくはナノメートルのような非常に微細レベルで２若しくはそれ以上の異なる材料の配列及び混合により形成される複合材料を称する。メタ材料は、複合材料の電磁特性の調整を可能とする。混合される材料は、複数の金属及び／又はセラミック特性を含んでよい。金属粒子は、好ましくは、鉄、タングステン、コバルト、バナジウム、マンガン、ある希土類金属、ニッケル若しくはニオブ粒子を含む。

粒子は、好ましくは、サブ−ミクロンの物理的寸法を有するナノサイズの粒子であり、以下、ナノ粒子と称する。粒子は、好ましくは、有機機能化された複合粒子である。例えば、有機機能化された複合粒子は、電気絶縁コーティングを備えた金属コア若しくは金属コーティングを備えた電気絶縁コアを有する粒子を含んでよい。

ここで述べる種々のアプリケーションのための誘電層の磁気特性を調整するのに一般的に適している磁気メタ材料の粒子は、フェライト有機セラミック（ＦｅｘＣｙＨｚ）−（Ｃａ／Ｓｒ／Ｂａ−Ｃｅｒａｍｉｃ）を含む。これらの粒子は、８−４０ＧＨｚの周波数範囲内で良好に機能する。或いは、若しくはそれに加えて、ニオビウム有機セラミック（ＮｂＣｙＨｚ）−（Ｃａ／Ｓｒ／Ｂａ−Ｃｅｒａｍｉｃ）は、１２−４０ＧＨｚの周波数範囲に対して有用である。高周波数に対して設計される材料も低周波数のアプリケーションに適用可能である。これら及び他の種の複合粒子は商業的に得られる。

一般的に、被覆された粒子は、ポリマーマトリックス若しくは側鎖成分とのバインディングを補助するので本発明での使用に好ましい。粒子は、撹拌を伴う添加、混合、ポリブレンドのような種々の技術により基板に付与されてよい。例えば、誘電率は、約７０％までの充填比で種々の粒子を用いて、値２から１０まで上昇されてよい。この目的に有用な金属酸化物は、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム、酸化ニオビウム（ＩＩ，ＩＶ、Ｖ）を含むことができる。ニオブ酸リチウム、ジルコン酸カルシウムやジルコン酸マグネシウムのようなジルコン酸塩が用いられてもよい。

選択可能な誘電特性は、約１０ナノメートルほどの小さい領域に局所化されることができ、若しくは、全体のボード基板表面を含む、大きな領域をカバーすることができる。従来的なリソグラフィや堆積処理を伴うエッチングは、局所化された誘電及び磁気特性の操作に用いることができる。

材料は、空隙領域（一般的にエアを導入する）の密度を変化させることを含めて、他の材料と混合されて用意でき、他の潜在的に求められる基板特性と共に、２〜約２６５０の実質的に連続した範囲で実効的な相対誘電率が生成される。例えば、低誘電率（＜２から約４）の小さい材料は、空隙領域の密度が変化するシリカを含む。空隙領域の密度が変化するアルミナは、相対誘電率約４から９を提供できる。シリカ及びアルミナ共に相当な磁気透過性を有しない。しかし、磁気粒子が、２０重量％までといった具合に加えられ、これらの若しくは他の材料を十分に磁化させてよい。例えば、磁気特性は、磁気特性は、有機機能化により調整されてよい。磁気材料を加えることによる誘電率の影響は、一般的には、誘電率の増加をもたらす。

中間の誘電率の材料は、７０から４００±１０％の範囲内の相対誘電率を有する。上述の如く、これらの材料は、他の材料若しくは空隙（ボイド）と混合されて、所望の実効誘電率の値を提供してよい。これら材料は、フェライトドープ型チタン酸カルシウム（ｃａｌｃｉｕｍｔｉｔａｎａｔｅ）を含むことができる。ドープする金属は、マグネシウム、ストロンチウム及びニオビウムを含むことができる。これらの材料は、相対磁気透過率で４５から６０の範囲を有する。

高い誘電率のアプリケーションに対しては、フェライト若しくはニオビウムドープ型チタン酸ジルコン酸（ｔｉｔａｎａｔｅｚｉｒｃｏｎａｔｅ）カルシウム若しくはバリウムが使用できる。これらの材料は、約２２００から２６５０の相対誘電率を有する。これらの材料のドーピング割合は、一般的に約１％から１０％である。他の材料に関して上述したように、これらの材料は、他の材料若しくはボイドと混合されて、所望の実効誘電率の値を提供してよい。

これらの材料は、一般的に、種々の分子改質処理を介して改質される。改質処理は、ポリテトラ弗化エチレンＰＴＦＥのような有機機能性材料に基づくフッ素及びカーボンのような材料の添加が後続するボイド生成を含むことができる。

或いは若しくは有機機能性材料の組み込みに加えて、処理は、ＳｏｌｉｄＦｒｅｅｆｏｒｍＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ（ＳＦＦ）、フォト（ｐｈｏｔｏ）、ＵＶ、Ｘ線、ｅ−ビーム若しくはイオンビーム放射を含むことができる。リソグラフィは、また、フォト、ＵＶ、Ｘ線、ｅ−ビーム若しくはイオンビーム放射を用いて実現できる。

液晶ポリマー（ＬＣＰ’ｓ）は、また、上側及び／又は下側の基板３１０，３８５内で使用できる。ＬＣＰ’ｓは、液晶状態を有することとして特徴付けられ、種々のエネルギ的な刺激に実質的に応答できる物理特性を生む多数の特性を有する。液晶状態は、メソ相と称される、液晶（固体）状態及び等方性（液体）状態の間に観測される異質な相である。液晶は、一般的に、長い範囲の分子配向オーダー及び高い分子移動性を有するものとして特徴付けられる。材料のオーダーの量に依存して、多くの種類の液晶状態が存在する。

液晶は、異方性材料であり、システムの物理的特性は、ディレクターと称される分子の好ましい配向を備えた平均的なアライメントと共に変化する。アライメントが大きいと、材料は非常に異方性となる。同様、アライメントが小さいと、材料は略等方性となる。

ネマチック液晶相は、位置的なオーダーがないが同一方向で（ディレクターに沿った）点に向いている分子により特徴付けられる。この材料の温度が上昇するにつれて、黒への遷移、実質的に等方性の液体が生まれる。

スメクチック状態は、液晶物質のその他の異質なメソ相である。この相の分子は、ネマチック状態に比して、高い遷移オーダーを示す。スメクチック状態では、分子は、一般的なネマチックの配向オーダーを維持するが、相若しくは平面内で整列しようとする傾向にある。動きは、これらの平面内に制約され、別の平面は相互に流れ過ぎるように観測される。増加したオーダーは、スメクチック状態がネマチックよりも個体状であることを意味する。多くの物質は、異種類以上のスメクチック相を形成することが観測される。

その他の通常的な液晶状態は、コレステリック（キラル・ネマチック）液晶相を含むことができる。キラル・ネマチック状態は、典型的には、分子間での互いに僅かな角度でのアライメントに有利な分子間力を生成するキラル中心を含むネマチック・メソジェニック（ｍｅｓｏｇｅｎｉｃ）分子からなる。柱状（ｃｏｌｕｍｎａｒ）液晶は、長いロッドでなくディスク状であるので従前の種類とは異なる。柱状メソ相は、分子の堆積した柱により特徴付けられる。

多くの液晶ポリマーは、実質的にアライン可能な領域を内部に提供する。例えば、あるＬＣＰ’ｓは、電場及び磁場に応答し、ＬＣＰのディレクター軸に対する印加された場の向きに基づいて異なる応答を生成する。

永久電気ダイポールを備えた液晶分子に電場を付与することで、場に対してダイポールを整列させることができる。ＬＣＰ分子が、ダイポールを有していない場合、ダイポールは、場が付与された時に誘起されることができる。これにより、ＬＣＰのディレクターを印加されている電場の方向に合わさせることができる。結果、ＬＣＰの誘電率のような物理特性は、電場を用いて制御できる。ほんの弱い電場しかＬＣＰでこれを実現するために必要とされない。対照的に、従来的な固体に電場を付与することは、殆ど効果が無く、というのは、分子は、固体が強磁性若しくは強誘電性でない限り、他の分子との結合により所定位置に維持されるからである。同様に、液晶では、分子の高い運動エネルギによって、先行技術では電場を付加することにより液晶の分子を方向付けることが困難となる。

ＬＣＰ分子をまたがるダイポールは、分子の長さ及び幅に沿った度（ｄｅｇｒｅｅ）が変化するので、あるＬＣＰは、少ない電場しか必要とせず、あるＬＣＰは、ディレクターに沿ってアラインするために非常により大きい電場を必要とする。電気感受性と称される結晶の単位体積あたりの電気ダイポールの場強度に対する比は、材料を電気的に分極させる容易度の指標を提供する。電場に応答するＬＣＰは、リオトロピック応答と称すことができる。

磁気ダイポールは、固有のものであることができ、より可能性が高いが、磁場を印加することによってＬＣＰ内に誘起させることができる。従って、ＬＣＰと関連付けられる対応する磁場感受性が存在することができる。印加される電場と同様、ＬＣＰをまたがる磁場の印加は、誘電率のようなＬＣＰの物理特性を変化若しくは調整するために使用できる。電場及び磁場に応答して物理特性を変化させることに加えて、温度及び光放射も、ＬＣＰの誘電特性の改変のために使用できる。熱に応答するＬＣＰは、サーモトロピック応答と称すことができる。

本発明の理解に有用なマルチバンド導波管の斜視図である。本発明の理解に有用なマルチバンドホーンアンテナの斜視図である。図２のマルチバンドホーンアンテナで使用できる模範的な周波数選択表面（ＦＳＳ）の部分切除図である。図３ＡのＦＳＳ要素の拡大図である。図２のマルチバンドホーンアンテナで使用できるその他の模範的なＦＳＳの部分切除図である。図３ＣのＦＳＳ要素の拡大図である。断面ライン３Ｅ−３Ｅに沿った図３ＡのＦＳＳの断面図である。図２のマルチバンドホーンアンテナで使用できるその他の模範的なＦＳＳの部分切除図である。図４ＡのＦＳＳ要素の拡大図である。断面ライン４Ｃ−４Ｃに沿った図４ＡのＦＳＳの断面図である。本発明の理解に有用な代替導波管構成を有するマルチバンドホーンアンテナの斜視図である。断面ライン５Ｂ−５Ｂに沿った図５Ａのマルチバンドホーンアンテナの導波管組立体の断面図である。先行技術の従来的なＦＳＳの模範的な断面図である。本発明の理解に有用な増加した誘電率及び／又は透過率を有するＦＳＳの模範的な断面図である。

符号の説明

１００導波管
１０５，１１０，１１５，１２０外面
１３０，１３５ＦＳＳ
１４０導波管キャビティ
１４５ＦＳＳ要素
２００マルチバンドホーン
２３５第１のホーン
２４０第２のホーン

Claims

導波管キャビティを画成する少なくとも１つの外面と、
前記導波管キャビティ内に位置する少なくとも１つの内面とを含む導波管において、
前記内面は、少なくとも１つの基板に結合される複数の周波数選択表面要素を有する周波数選択表面（ＦＳＳ）を含み、該基板は、第１の伝搬媒質内で第１の波長を有するＲＦ信号が、前記周波数選択表面を通過できるように、第１の伝搬媒質を画成し、
前記周波数選択表面は、第２の伝搬媒質に結合され、ＲＦ信号が、第２の伝搬媒質では、隣接する周波数選択表面要素の中心間の物理的距離の少なくとも２倍の大きさの第２の波長を有するようにする、導波管。
前記基板は、３よりも大きい相対誘電率及び／又は相対透過率を有する誘電体を含む、請求項１記載の導波管。
前記周波数選択表面は、複数の誘電層を含む、請求項１記載の導波管。
前記周波数選択表面は、第２の伝搬媒質のインピーダンスに第１の伝搬媒質のインピーダンスを合わせるための少なくとも１つの誘電層を含む、請求項１記載の導波管。
マイクロ波照射用アンテナであって、
第１のホーンと、
前記第１のホーン内に配置され、少なくとも１つの基板に結合される複数の周波数選択表面要素を有する少なくとも１つの周波数選択表面を含む第２のホーンを少なくとも１つ含み、前記基板が、第１の伝搬媒質内で第１の波長を有するＲＦ信号が、前記周波数選択表面を通過できるように、第１の伝搬媒質を画成し、
前記周波数選択表面は、第２の伝搬媒質に結合され、ＲＦ信号が、第２の伝搬媒質では、隣接する周波数選択表面要素の中心間の物理的距離の少なくとも２倍の大きさの第２の波長を有するようにする、アンテナ。
前記第２のホーン内に配置され、少なくとも１つの周波数選択表面を含む第３のホーンを少なくとも１つ含む、請求項５記載のアンテナ。
前記周波数選択表面は、第２の伝搬媒質のインピーダンスに第１の伝搬媒質のインピーダンスを合わせるための少なくとも１つの誘電層を含む、請求項５記載のアンテナ。
導波管ホーンアンテナであって、
テーパの付いた中空の金属製コンダクターと、
前記ホーンの少なくとも１つの壁を画成する要素のアレイと基板とを含み、伝播する電磁波を閉じ込めてガイドするように配置される周波数選択表面と、
前記基板は、約３よりも大きい誘電率及び透過率の少なくとも何れか一方を有する、導波管ホーンアンテナ。
前記周波数選択表面は、同心のリング状スロットからなる、請求項８記載の導波管ホーンアンテナ。
ホーンアンテナの性能を改善する方法であって、
前記ホーンアンテナの少なくとも１つの壁を周波数選択表面で形成するステップと、
３より大きな値に前記周波数選択表面を含む基板の誘電率及び透過率の少なくとも一方を増加させることにより、少なくとも１の前記アンテナのグレーティンローブを選択的に減少させるステップとを含む、方法。
前記周波数選択表面の隣接する要素間の間隔を減少させることにより、少なくとも１の前記アンテナのグレーティンローブを選択的に減少させるステップとを含む、請求項１０記載の方法。