JP2003513495A - Multi-feed dielectric resonator antenna with variable cross section and steerable beam direction - Google Patents

Multi-feed dielectric resonator antenna with variable cross section and steerable beam direction

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JP2003513495A
JP2003513495A JP2001533595A JP2001533595A JP2003513495A JP 2003513495 A JP2003513495 A JP 2003513495A JP 2001533595 A JP2001533595 A JP 2001533595A JP 2001533595 A JP2001533595 A JP 2001533595A JP 2003513495 A JP2003513495 A JP 2003513495A
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dielectric resonator
dielectric
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feeds
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キングスリー,シモン・フイリツプ
オキーフ,スチーブン・グレゴリー
バート,ピルグリム・ギルス・ウイリアム
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アンテノバ・リミテツド
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    • H01Q9/04Resonant antennas
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Abstract

(57)【要約】 複数のフィード及び種々の断面の誘電体共振器を使用して放射の発生又は受信ができる放射用アンテナが明らかにされる。1個の誘電体共振器アンテナと共に複数のフィードを使用する目的は、各が異なった方向の「照準」を有する数個のビームを作ることである。数個のかかるビームは、任意の方向に新しいビームを形成するために同時に励起させられる。新しいビームは、角度増分的に又は連続的に方向を操作することができ、更に完全に360゜の円を通して方向を変えることができる。本発明は、アンテナの後方ローブを無くし或いはこの形式の誘電体共振器アンテナに伴う前/後のあいまいさを解決するように、内部又は外部のモノポールアンテナと組み合わせることができる。 (57) Abstract: A radiating antenna is disclosed that can generate or receive radiation using multiple feeds and dielectric resonators of various cross-sections. The purpose of using multiple feeds with one dielectric resonator antenna is to create several beams, each with a different direction of "pointing". Several such beams are excited simultaneously to form a new beam in any direction. The new beam can be steered angularly or continuously, and can be steered completely through a 360 ° circle. The present invention can be combined with internal or external monopole antennas to eliminate the rear lobe of the antenna or to resolve the front / rear ambiguities associated with this type of dielectric resonator antenna.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明は、ビームを送受信する方向操作の可能な誘電体共振器アンテナ、より
特別には数個の分離ビームを希望のように同時に作りかつ組み合わせ得るような
数個の分離したフィードを有するアンテナであって、種々の異なった断面の誘電
体共振器を備える誘電体共振器アンテナに関する。
The present invention is directed to steerable dielectric resonator antennas for transmitting and receiving beams, and more particularly for several separate feeds so that several separate beams can be simultaneously produced and combined as desired. The present invention relates to a dielectric resonator antenna having a dielectric resonator having various different cross sections.

【0002】 1983年の誘電体共振器アンテナ(DRA)の最初の体系的な研究(LONG,S.
A.,McALLISTER,M.W.,及びSHEN,L.C.のThe resonant cylindrical dielectric ca
vity antenna,IEEE Trans. Antenna Propagat.,AP-31,1983,pp406-412)以来、そ
の高い放射効率、最も普通に使用される通信線との良好な適合、及び小さい物理
的寸法のため、その放射パターンに対する関心が大きくなってきた(MONGIA,R.K
.及びBHARTIA,PのDielectric resonator antennas-A review and general desig
n relations for resonant frequency and bandwidth',Int,J.Microwave & Mill
imeter Wave Computer-Aided Engineering,1994,4,(3),pp230-247)。報告された
大部分の構成は、接地面の開口フィード又は誘電体材料内に挿入されたプローブ
のいずれかにより励起された接地面に取り付けられた誘電体材料のスラブを使用
している。円形の誘電体スラブ内で同時に2個のプローブフィードを使用する実
験についての刊行物は数少ない。これらプローブは、円偏波を作るように、互い
に90゜の関係に設置され、そして逆位相でフィードされ(MONGIA,R.K.,ITTIPIB
OON,A.,CUHACI,M.及びROSCOE D.のCircular polarised dielectric resonator a
ntenna,Elecron.Lett.,1994,30,(17),pp1361-1362、並びにDRASSOS,G.WU,Z.及び
DAVIS、L.E.のCircular polarised cylindrical dielectric resonator antenna,
Electon.Lett.,1996,32,(4),pp281-283.3,4)、更に一刊行物は、プローブをオン
・オフさせる考えを含む(DRSSOS,G.,WU,Z.及びDAVIS,L.E.のSwitchable cylindr
ical dielectric resonator antenna,:Electron.lett.,1996,32,(10),pp862-864
)。
The first systematic study of dielectric resonator antennas (DRA) in 1983 (LONG, S.
A., McALLISTER, MW, and SHEN, LC The resonant cylindrical dielectric ca
vity antenna, IEEE Trans. Antenna Propagat., AP-31,1983, pp406-412) since its high radiation efficiency, good compatibility with the most commonly used communication lines, and small physical dimensions, Interest in radiation patterns has increased (MONGIA, RK
And BHARTIA, P Dielectric resonator antennas-A review and general desig
n relations for resonant frequency and bandwidth ', Int, J.Microwave & Mill
imeter Wave Computer-Aided Engineering, 1994, 4, (3), pp230-247). Most of the configurations reported use slabs of dielectric material attached to the ground plane that are excited either by an aperture feed in the ground plane or by probes inserted into the dielectric material. There are few publications on experiments using two probe feeds simultaneously in a circular dielectric slab. These probes are placed 90 ° to each other so as to create circular polarization and are fed in antiphase (MONGIA, RK, ITTIPIB
Circular polarised dielectric resonator a from OON, A., CUHACI, M. and ROSCOE D.
ntenna, Elecron.Lett., 1994, 30, (17), pp1361-1362, and DRASSOS, G.WU, Z. and
DAVIS, LE Circular polarised cylindrical dielectric resonator antenna,
Electon. Lett., 1996, 32, (4), pp281-283.3, 4), and one further publication includes the idea of turning the probe on and off (DRSSOS, G., WU, Z. and DAVIS, LE. Switchable cylindr
ical dielectric resonator antenna,: Electron.lett., 1996,32, (10), pp862-864
).

【0003】 アンテナパターンの方向を電子的に操作する一方法は、希望のビーム方向を得
るために、多数の存在するビームを持ち、そしてこれらの間で切り替えること、
又はこれらを組み合わせることである。円形DRAは、誘電体の中又は下に置か
れた1個のプローブ又は開口により給電し、特定の共振モードを励起するように
することである。好ましい実施例においては、基本のHEM11δモードが使用さ
れるが、その他の多くの共振モードがある。本発明の実施例の装置を使用して等
しくうまく方向を操作し得るビームを作る多くのその他の共振モードがある。好
ましいHEM11δモードは、水平磁気ダイポールと同様に放射するバイブリッド
電磁共振モードであり、これは垂直方向偏波コサイン波又は8の字状放射パター
ンを与える(LONG,S.A.,McALLISTER,M.W.,及びSHEN,L.C.のThe resonant cylind
rical dielectric cavity antenna、:IEEE Trans.Antennas Propagat.,APー31,198
3,pp406-412)。このFDTD(時間領域差分法)による円筒状DRAの応用によ
るモデル化及び実際の実験は、幾つかのかかるプローブが誘電体内に挿入され、
そして1個が駆動され、同時にその他の全部が開回路状態である場合は、異なっ
たプローブの給電を切り替えることにより、ビーム方向を動かし得ることを示し
た。更に異なった方法でフィードを組み合わせることにより、和及び差のパター
ンを作り、ビーム方向を連続的に挿入することができ、振幅の比較、単パルス、
又は同様な技法により方向を見いだすことができる。
One method of electronically manipulating the orientation of the antenna pattern is to have a large number of existing beams and switch between them to obtain the desired beam orientation,
Or it is a combination of these. Circular DRA is to be powered by a single probe or aperture placed in or under a dielectric to excite a particular resonant mode. In the preferred embodiment, the fundamental HEM 11 δ mode is used, but there are many other resonant modes. There are many other resonant modes that produce beams that can be steered equally well using the apparatus of the present invention. The preferred HEM 11 δ mode is a hybrid electromagnetic resonance mode that radiates like a horizontal magnetic dipole, which gives a vertically polarized cosine wave or an 8-shaped radiation pattern (LONG, SA, McALLISTER, MW, and SHEN. , LC's The resonant cylind
rical dielectric cavity antenna ,: IEEE Trans.Antennas Propagat., AP ー 31,198
3, pp406-412). This FDTD (Time Domain Difference Method) modeling with a cylindrical DRA application and actual experiments showed that several such probes were inserted into the dielectric,
It was shown that the beam direction could be moved by switching the feed of different probes when one was driven and all others were open circuit at the same time. By combining the feeds in different ways, you can create sum and difference patterns, insert beam directions continuously, compare amplitudes, single pulses,
Or a similar technique can be used to find the direction.

【0004】 これらの結果の多くは、本発明の発明者の米国同時係属出願09/431,5
48号及び報告書KINGSLEY,S.P.及びO'KEEFE,S.G.のBeam steering and monopul
s processing of probe-fed dielectric resonator antennas,S P Kingsley及び
S G O'keefe,IEE proceedings-Rader Sonar and Navigation,146,3,121-125,199
9において説明され、これらの開示は参考文献としてここに組み込まれる。
Many of these results are due to US copending application 09 / 431,5 of the inventor of the present invention.
Beam steering and monopul of No. 48 and report KINGSLEY, SP and O'KEEFE, SG
s processing of probe-fed dielectric resonator antennas, SP Kingsley and
SG O'keefe, IEE proceedings-Rader Sonar and Navigation, 146,3,121-125,199
9, and their disclosures are incorporated herein by reference.

【0005】 上述の参考文献の諸結果は、広範囲の周波数、例えば1MHzから10万MH
z、更に光DRA用の更に高い周波数のどこで作動するDRAにも等しく適用さ
れることが、本願出願人により注目されてきた。以下説明されるプローブ/開口
の形状により達した問題の高い周波数、より小さいDRAの大きさではあるが一
般のビームパタンは、如何なる所与の周波数範囲を通じても一般に同じに止まる
。高い誘電率を有する誘電材料を使用する実質的に1MHz以下の周波数におけ
る運転は、当然可能である。
The results of the above mentioned references show that a wide range of frequencies, for example 1 MHz to 100,000 MH
It has been noted by the Applicant that it has equal application to DRAs operating anywhere higher frequencies for optical DRAs. The problematic high frequencies reached by the probe / aperture geometry described below, the typical beam pattern for smaller DRA magnitudes, generally stays the same throughout any given frequency range. Operation at frequencies substantially below 1 MHz using dielectric materials with high dielectric constants is naturally possible.

【0006】 半球状誘電体共振器アンテナの概念は次の諸文献より知られる。McALLISTER,M
,W.及びLONG,S.A.のResonant hemispherical dielectric antenna,Electronics
Letters,1984,20,(16),pp675-659;MONGIA,R.K.及びBHARTIA,P.のDielectric Res
onator Antennas-A Review and General Design Relations for Resonat Freque
ncy and Bandwidth,International Journal of Microwave and Millimeter-Wave
Computer-Aided Engineering,1994,4,(3),pp230-247;及びKISHK,A.A.,ZHOU,G.
及びGLISSON,A.W.のAnalysis of dielectric resonator antennas with emphasi
s on hemispherical stuructures,IEEE Antennas Propag.Mag.,1994,36,pp20-31
。これらの参考文献は、複数のプローブ又は送受信ビームの方向を変え得る半球
状誘電体共振器アンテナを述べたものはない。
The concept of a hemispherical dielectric resonator antenna is known from the following documents. McALLISTER, M
, W. and LONG, SA Resonant hemispherical dielectric antenna, Electronics
Letters, 1984, 20, (16), pp675-659; MONGIA, RK and BHARTIA, P. Dielectric Res.
onator Antennas-A Review and General Design Relations for Resonat Freque
ncy and Bandwidth, International Journal of Microwave and Millimeter-Wave
Computer-Aided Engineering, 1994, 4, (3), pp230-247; and KISHK, AA, ZHOU, G.
And GLISSON, AW Analysis of dielectric resonator antennas with emphasi
s on hemispherical stuructures, IEEE Antennas Propag. Mag., 1994,36, pp20-31
. None of these references describe a hemispherical dielectric resonator antenna that can redirect multiple probes or transmit and receive beams.

【0007】 半球状誘電体共振器アンテナは、それ自体と自由空間との間の単純な球状イン
ターフェースの利点を持ち(LEUNG,K.W.,LUK,K.M.,LAI,K.Y.A.及びLIN,D.のTheo
ry and experiment of a co-axial probe fed hemispherical dielectric reson
ator antenna,IEEE Transactions on Antennas ando Propagation,AP-41,1993,P
P1390-0398)、かつ設計手順を単純化する厳密な解析のものであり得る(LEUNG,K
.W.,NG,K.W. LUK,K.M.及びYUNG,E.K.N.のSimple formula for analysing the ce
ntre-fed hemispherical dielectric resonator antenna,Electronics Letters,
1997,33(6))。
Hemispherical dielectric resonator antennas have the advantage of a simple spherical interface between themselves and free space (LEUNG, KW, LUK, KM, LAI, KYA and LIN, D. Theo.
ry and experiment of a co-axial probe fed hemispherical dielectric reson
ator antenna, IEEE Transactions on Antennas ando Propagation, AP-41,1993, P
P1390-0398), and a rigorous analysis that simplifies the design procedure (LEUNG, K
.W., NG, KW LUK, KM and YUNG, EKN Simple formula for analyzing the ce
ntre-fed hemispherical dielectric resonator antenna, Electronics Letters,
1997, 33 (6)).

【0008】 本発明の第1の態様により、接地された基板、接地された基板上に配置された
誘電体共振器、及びエネルギーを誘電体共振器の種々の領域内に送り込み及びこ
こから取り出すための複数のフィードを備え、フィードが、所定の角度を通じて
方向を操作し得るビームであって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なく
も1個のビームを作るように個別に又は組み合わせられて作動することができる
誘電体共振器アンテナであって、誘電体共振器が、接地された基板から実質的に
直角方向に伸びている軸線に沿って変化する断面を有することを特徴とする誘電
体共振器アンテナが提供される。
According to a first aspect of the present invention, a grounded substrate, a dielectric resonator disposed on the grounded substrate, and for pumping energy into and out of various regions of the dielectric resonator. Of multiple feeds, the feeds being individually or combined to create at least one beam that can be steered through a predetermined angle and can be steered incrementally or continuously. A dielectric resonator antenna that can be actuated by means of a dielectric resonator characterized in that the dielectric resonator has a cross-section that varies along an axis extending substantially at right angles from a grounded substrate. A body resonator antenna is provided.

【0009】 接地された基板が実質的に平らでない場合は、軸線は、軸線が交差する点にお
ける接地基板の表面への接線に直角な方向であるとして定めることができる。断
面は、軸線に沿って寸法又は形状或いは寸法と形状の両者を変えることができる
If the grounded substrate is not substantially flat, the axis can be defined as being perpendicular to the tangent to the surface of the grounded substrate at the intersection of the axes. The cross section can vary in size or shape or both size and shape along the axis.

【0010】 誘電体共振器アンテナは、所定の角度を通じて方向を操作し得るビームであっ
て増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビームを作るように、
フィードを、個別に又は組み合わせて作動するようにされた電子回路を備えるこ
とが有利である。
A dielectric resonator antenna produces a beam that can be steered through a predetermined angle, at least one beam that can be steered incrementally or continuously.
Advantageously, the feeds are provided with electronic circuits adapted to operate individually or in combination.

【0011】 第1の実施例においては、誘電体共振器は、円錐又は円錐台の形状を持つ。円
錐は、直円錐又は斜円錐とすることができ、そしてその断面は軸線に沿って面積
が増加し又は減少するように構成することができる。一定断面の共振器を有する
誘電体共振器アンテナと比較して、かかる円錐の共振器は帯域幅が大きく、また
斜円錐共振器の場合は、作られたビームパターンが軸に沿って変化することがで
きる。
In the first embodiment, the dielectric resonator has the shape of a cone or a truncated cone. The cone can be a right cone or an oblique cone and its cross section can be configured to increase or decrease in area along the axis. Compared to a dielectric resonator antenna with a constant cross-section resonator, such a conical resonator has a larger bandwidth, and in the case of an oblique conical resonator, the beam pattern created changes along the axis. You can

【0012】 第2の実施例においては、誘電体共振器は、角錐又は角錐台の形を持つ。角錐
は、正角錐又は斜角錐とすることができ、そして軸線に沿ってその断面積が増加
し又は減少するように構成することができる。角錐は三角錐、四角錐、五角錐又
はn角錐とすることができる。ここにnは正整数である。一定断面積の共振器を
備えた誘電体共振器アンテナと比較して、かかる角錐共振器は大きい帯域幅を有
し、そして斜円錐の場合は、作られたビームパターンが軸に沿って変化すること
ができる。更に長い断面の共振器は、2種の異なった側辺の寸法と組み合わせら
れた2種の共振周波数を持つことが見いだされた。このため、より多数の異なっ
た寸法の側辺を有する共振器は、より多数の共振周波数を有するであろうことが
予想される。これら共振周波数は、帯域幅を広げるように密な間隔になるように
選定でき、又は異なった周波数帯での作動を許すように間隔が広くなるように選
ばれる。
In the second embodiment, the dielectric resonator has the shape of a pyramid or a truncated pyramid. The pyramid can be a regular pyramid or an oblique pyramid and can be configured to increase or decrease its cross-sectional area along the axis. The pyramids can be triangular, quadrangular, pentagonal or n-pyramidal. Here, n is a positive integer. Compared to a dielectric resonator antenna with a constant cross-section resonator, such a pyramidal resonator has a large bandwidth, and in the case of the oblique cone, the beam pattern created varies along the axis. be able to. It has been found that longer section resonators have two resonant frequencies combined with two different lateral dimensions. For this reason, it is expected that a resonator with a larger number of differently dimensioned sides will have a larger number of resonance frequencies. The resonant frequencies can be chosen to be closely spaced to broaden the bandwidth, or widely spaced to allow operation in different frequency bands.

【0013】 第3の実施例においては、誘電体共振器は段付きの円錐又は角錐、或いは頭部
の切り取られた円錐又は角錐の形式を持つ。用語「段付き」は、ここでは、外面
が直径が減少していく円盤の積重ねに相当するハノイの塔の構造のような一様で
ない表面を有する一般に円錐又は角錐を意味することが意図される。段付きの円
錐又は角錐は、直立の円錐又は角錐或いは斜の円錐又は角錐とすることができ、
更にその断面積を軸に沿って増加させ又は減少させるような形状とすることがで
きる。一定断面積の共振器を備えた誘電体共振器アンテナと比較して、かかる段
付きの円錐又は角錐は帯域幅を大きくすることができ、かつ斜めの段付き円錐又
は角錐の場合は、作られるビームパターンを軸に沿って変えることができる。
In a third embodiment, the dielectric resonator has the form of a stepped cone or pyramid, or a truncated cone or pyramid. The term "stepped" is intended herein to mean a generally cone or pyramid having a non-uniform surface, such as the structure of the Tower of Hanoi, where the outer surface corresponds to a stack of discs of decreasing diameter. . The stepped cone or pyramid may be an upright cone or pyramid or a beveled cone or pyramid,
Further, the cross-sectional area can be shaped to increase or decrease along the axis. Compared to a dielectric resonator antenna with a constant cross-section resonator, such a stepped cone or pyramid can have a larger bandwidth and, in the case of an oblique stepped cone or pyramid, is made The beam pattern can be varied along the axis.

【0014】 第4の実施例においては、誘電体共振器は、一般にドーム型又は球又は球の一
部分の形を持つ。例えば、共振器を、実質的に球、半球、準半球、準部分球又は
同様な形状とすることができる。或いは、共振器は、球の任意のセグメントの形
とすることができる。かかる形状は、共振器の湾曲面部分から3次元で方向を操
作することができる。
In the fourth embodiment, the dielectric resonator is generally in the shape of a dome or a sphere or a part of a sphere. For example, the resonator can be substantially spherical, hemispherical, quasi-hemispherical, quasi-hemispherical or similar shape. Alternatively, the resonator can be in the form of any segment of a sphere. Such a shape can be steered in three dimensions from the curved surface portion of the resonator.

【0015】 実質的に球状の共振器は、各が接地された基板と接触しかつモノポールフィー
ドにより供給される2個の実質的に半球状の共振器要素から作ることができる。
半球要素は、実質的に球形共振器を作るように共有の接地基板の各側に互いに連
結され、又はベース部分に個別の接地基板が設けられ実質的に球形共振器を作る
ように互いに密着して置かれる。
The substantially spherical resonator can be made up of two substantially hemispherical resonator elements each in contact with a grounded substrate and fed by a monopole feed.
The hemispherical elements may be connected to each other on each side of a common ground substrate to create a substantially spherical resonator, or a separate ground substrate may be provided on the base portion to closely contact each other to create a substantially spherical resonator. Placed.

【0016】 これら実施例の更なる利点は、球状の共振器は、例えば円柱状の共振器よりも
より空気力学的な形状にすることができ、これは、誘電体共振器アンテナが例え
ば飛行機の外側面に取り付けられたときに有利である。
A further advantage of these embodiments is that the spherical resonator can be more aerodynamically shaped than, for example, a cylindrical resonator, which means that the dielectric resonator antenna can be, for example, an airplane. It is advantageous when mounted on the outer surface.

【0017】 第5の実施例においては、誘電体共振器はは不定形状であり、即ち不規則又は
不確定な形状のものである。例えば、共振器を、プラスチック材料のような誘電
体ゲル又はその他の適切な誘電体材料の不確定な塊として形成することができる
。運転の要求を受け、かかる不定形状の共振器は、自動車電話又はその他の通信
装置にケースにような構造の部品として成型することができる。
In the fifth embodiment, the dielectric resonator has an irregular shape, ie an irregular or indeterminate shape. For example, the resonator can be formed as an indeterminate mass of a dielectric gel such as a plastic material or other suitable dielectric material. In response to operational requirements, such irregularly shaped resonators can be molded into car telephones or other communication devices as part of a case-like structure.

【0018】 第6の実施例においては、誘電体共振器は中空中心のある輪形(Gugelhupfケ
ーキの方法で、全体としてドーム状の輪郭を有する一般に円環状構造を持つ)で
ある。かかる構造は、固体誘電体共振器よりかなり大きくできかつ少ない誘電材
料を使用する。共振器は、円形、長円形、又はその他の適切な形のベース周囲を
持つ。先に説明された実施例と同様に、非円形の断面の形状が、一般に広い帯域
幅での運転の長所をもたらす。
In a sixth embodiment, the dielectric resonator is ring-shaped with a hollow center (in the Gugelhupf cake method, having a generally toroidal structure with an overall dome-shaped contour). Such a structure uses much less and less dielectric material than a solid dielectric resonator. The resonator has a base perimeter of circular, oval, or other suitable shape. Similar to the previously described embodiments, the non-circular cross-sectional shape generally provides the advantage of operating over a wide bandwidth.

【0019】 本発明の第2の態様により、接地された基板、接地された基板上に配置された
誘電体共振器、及びエネルギーを誘電体共振器の種々の領域内に送り込み及びこ
こから取り出すための複数のフィードを備え、フィードが、所定の角度を通じて
方向を操作し得るビームであって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なく
も1個のビームを作るように個別に又は組み合わせられて作動することができる
誘電体共振器アンテナであって、誘電体共振器が非円形断面を有することを特徴
とする誘電体共振器アンテナが提供される。
According to a second aspect of the invention, a grounded substrate, a dielectric resonator disposed on the grounded substrate, and for pumping energy into and out of various regions of the dielectric resonator. Of multiple feeds, the feeds being individually or combined to create at least one beam that can be steered through a predetermined angle and can be steered incrementally or continuously. There is provided a dielectric resonator antenna that can be operated by means of the dielectric resonator antenna, wherein the dielectric resonator has a non-circular cross section.

【0020】 誘電体共振器アンテナは、所定の角度を通じて方向を変え得るビームであって
増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビームを作るように、フ
ィードを、個別に又は組み合わせて作動するようにされた電子回路を備えること
が有利である。
A dielectric resonator antenna separates the feeds so as to produce at least one beam that can be steered through a given angle and that can be steered incrementally or continuously. Alternatively, it is advantageous to have an electronic circuit adapted to operate in combination.

【0021】 誘電体共振器は、実質的に長円形断面、正多角形又は非正多角形断面、ローブ
状断面、又はその他の適宜適切な非円形断面を持つことができる。これら断面に
より、一般に、相当する寸法の真の円形断面の円柱状共振器より軽くかつ少量の
誘電材料を使用することができる。非円形断面は、一般に、より良好な帯域幅を
提供し、そして、分割された形式で構成されたときは、所定方向における後方ロ
ーブが小さい。誘電体共振器の断面は、接地基板から実質的に直角方向に伸びて
いる軸線に沿って実質的に一定であるとすることがき、又は寸法若しくは形状或
いは寸法と形状の両者を変えることができる。
The dielectric resonator can have a substantially oval cross section, a regular or non-regular polygonal cross section, a lobe cross section, or any other suitable non-circular cross section. These cross-sections generally allow the use of lighter and less dielectric materials than cylindrical resonators of true circular cross-section of comparable size. Non-circular cross sections generally provide better bandwidth and, when configured in a split format, have a small rear lobe in a given direction. The cross section of the dielectric resonator may be substantially constant along an axis extending substantially perpendicular to the ground substrate, or may vary in size or shape or both size and shape. .

【0022】 本発明の第3の態様により、誘電体共振器、及びエネルギーを誘電体共振器内
に送り込み及びここから取り出すための少なくも1個のダイポールフィードを備
え、ダイポールフィードが、長手方向軸線を有しかつ所定の角度を通じて方向を
操作し得るビームであって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個
のビームを作るように作動させ得る誘電体共振器アンテナであって、誘電体共振
器が、ダイポールフィードの軸線と実質的に平行に伸びている軸線に沿って変化
する断面を有することを特徴とする誘電体共振器アンテナが提供される。
According to a third aspect of the invention, there is provided a dielectric resonator and at least one dipole feed for pumping energy into and out of the dielectric resonator, the dipole feed comprising a longitudinal axis. And a steerable beam steerable through a predetermined angle, the steerable dielectric resonator antenna being operable to produce at least one steerable beam that can be steered incrementally or continuously. A dielectric resonator antenna is provided, characterized in that the dielectric resonator has a cross section that varies along an axis extending substantially parallel to the axis of the dipole feed.

【0023】 誘電体共振器は、誘電材料の実質的に固体の球とすることができ、これは少な
くも1個の、好ましくは1個以上のダイポールにより供給され、かつ接地された
基板は必要としない。かかる共振器は、接地面がないため、球全体にわたる3次
元の適用範囲が可能である。事実、接地基板の必要なしに適宜の形の誘電体共振
器を駆動するためにダイポールフィードを使用することができる。モノポールフ
ィード及接地基板が使用される場合は、接地基板はミラー面として作用し、誘電
体共振器はその鏡像を見る。同等の誘電体共振器アンテナは、接地基板の面で反
射されたとき、モノポールフィード実施例の形状に相当する形状及その像を有す
る誘電体共振器を設けることにより製造することができる。上述のように、ダイ
ポールフィード実施例においては接地基板の必要はない。しかし、一般に、接地
基板上に配置された半球の誘電体共振器内に挿入されたモノポールフィードの使
用は、全型の誘電体共振器内へのダイポールプローブ及フィードケーブルの埋設
より容易であるため、モノポールフィード実施例が好ましい。
The dielectric resonator may be a substantially solid sphere of dielectric material, which is supplied by at least one, preferably one or more dipoles, and requires a grounded substrate. Not. Such a resonator has three-dimensional coverage over the entire sphere because it has no ground plane. In fact, a dipole feed can be used to drive any form of dielectric resonator without the need for a ground substrate. If a monopole feed and ground substrate are used, the ground substrate acts as a mirror surface and the dielectric resonator sees its mirror image. An equivalent dielectric resonator antenna can be manufactured by providing a dielectric resonator having a shape and its image, when reflected on the surface of a grounded substrate, corresponding to the shape of the monopole feed embodiment. As mentioned above, there is no need for a ground substrate in the dipole feed embodiment. However, in general, the use of a monopole feed inserted in a hemispherical dielectric resonator placed on a grounded substrate is easier than the embedding of a dipole probe and feed cable in all types of dielectric resonators. Therefore, the monopole feed embodiment is preferred.

【0024】 実質的に球状の誘電体共振器は、一般に2個の半球部分から作られ、これらは
そのベース部分の間に少なくも1個のダイポールフィードを挟むようにして互い
に当てられる。
A substantially spherical dielectric resonator is generally made up of two hemispherical parts, which are applied to each other with a dipole feed sandwiched between their base parts.

【0025】 本発明の第4の態様により、誘電体共振器、及びエネルギーを誘電体共振器の
種々の領域内に送り込み及びここから取り出すための少なくも1個のダイポール
フィードを備え、ダイポールフィードが、所定の角度を通じて方向を操作し得る
ビームであって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビームを
作るように作動させ得る誘電体共振器アンテナであって、誘電体共振器が非円形
断面を有することを特徴とする誘電体共振器アンテナが提供される。
According to a fourth aspect of the invention, a dielectric resonator and at least one dipole feed for pumping energy into and out of various regions of the dielectric resonator are provided, the dipole feed comprising: A dielectric resonator antenna operable to produce at least one beam steerable through a predetermined angle and incrementally or continuously Provided is a dielectric resonator antenna, wherein the resonator has a non-circular cross section.

【0026】 ダイポールフィードは長手方向軸線を有し、更に誘電体共振器の断面は、その
軸線と実質的に直角方向であるとして定められることが好ましい。
The dipole feed preferably has a longitudinal axis, and the cross section of the dielectric resonator is preferably defined as being substantially perpendicular to its axis.

【0027】 接地基板の実施例に関して上述されたどの誘電体共振器の形状の相当品も、接
地基板面における反射により一緒にされた基板実施例の形に相当する形の誘電体
共振器を設けることにより、ダイポール実施例で作り得ることが認められるであ
ろう。
The equivalent of any of the dielectric resonator shapes described above with respect to the ground substrate embodiment provides a dielectric resonator of a shape corresponding to that of the substrate embodiment brought together by reflection at the ground substrate surface. It will be appreciated that this can be made with the dipole embodiment.

【0028】 上述されたすべての実施例において、誘電体共振器は、実質的な固体とするこ
とができ、或いは内部に少なくも1個の空洞を有することができる。ある用途に
おいては、誘電体共振器は、希望形状の中空シェルとすることができる。
In all of the embodiments described above, the dielectric resonator can be substantially solid, or have at least one cavity inside. In some applications, the dielectric resonator can be a hollow shell of any desired shape.

【0029】 本発明のアンテナは、完全な360゜の円を通じて方向の操作ができる少なく
も1個の増分的に連続的に方向操作し得るビームを作るようにされることが有利
である。
The antenna of the invention is advantageously adapted to produce at least one incrementally continuously steerable beam which is steerable through a complete 360 ° circle.

【0030】 360゜までの放射方向を見いだす能力を許すように和及び差のパターンを形
成するようにフィードを組み合わせるための電子回路を追加して又は置換え可能
に設けられることが有利である。
Advantageously, additional or replaceable electronics are provided to combine the feeds to form sum and difference patterns to allow the ability to find radial directions up to 360 °.

【0031】 電子回路が、追加され又は置換されて、360゜までの放射方向を見いだす能
力振幅又は位相の比較を形成するようにフィードを組み合わせるようにされる。
Electronic circuitry is added or replaced to combine the feeds to form a capability amplitude or phase comparison to find radial directions up to 360 °.

【0032】 放射方向検出能力が完全な360゜の円であることが好ましい。[0032]   It is preferable that the radial direction detection ability is a perfect 360 ° circle.

【0033】 フィードは、誘電体共振器内に収容され又はこれに当てられて置かれ、或いは
接地基板に設けられた開口フィードを備えることのできる導電性プローブの形を
取ることができる(ダイポール実施例に対しては適切でない)。開口フィードは
、誘電体共振器の下の接地基板において不連続であり(一般に長方形)、そして
一般に、その下のマイクロストリップ伝送線の通過により励起される。マイクロ
ストリップ伝送線は、通常、基板の下側に印刷される。フィードがプローブの形
式を取ったときは、これらは、一般に長い形とすることができる。有用なプロー
ブの例は、誘電体共振器の長手方向軸線に対して一般に平行な円筒状のワイヤー
を含む。使用し得る(及び試験された)その他のプローブ形状は、平たい円柱状
、非円形断面、薄い一般に垂直方向のプレート、及び(キノコのように)頭に乗
せた伝導用の帽子を有する一般に垂直方向の細いワイヤーを含む。プローブは、
誘電体内に置かれこれに押し付けられた金属化されたストリップを備えることも
できる。一般に、誘電体共振器内にあり又はこれに当てられたいかなる導電用要
素も正確に位置決めされ、寸法にされ供給されたならば共振を励起するであろう
。異なるプローブ形状は共振の異なった帯域幅を生じ、そして特定の周囲条件に
適するように誘電体共振器内又はこれに当たって、(中心から半径に沿った種々
の距離及び上方から見て種々の角度で)種々の位置及び方向に配列することがで
きる。
The feed may be in the form of a conductive probe which may be housed in or placed against a dielectric resonator, or may comprise an open feed provided on a grounded substrate (dipole implementation). Not suitable for examples). The aperture feed is discontinuous (generally rectangular) in the ground substrate below the dielectric resonator and is generally excited by the passage of the microstrip transmission line beneath it. Microstrip transmission lines are usually printed on the underside of the substrate. When the feeds take the form of probes, these can generally be in long form. Examples of useful probes include cylindrical wires that are generally parallel to the longitudinal axis of the dielectric resonator. Other (and tested) probe shapes that can be used (and tested) are generally columnar, non-circular in cross section, thin generally vertical plates, and generally vertical with a conductive cap on the head (like mushrooms). Including thin wires. The probe is
It is also possible to have metallized strips placed in and pressed against the dielectric. In general, any conducting element located in or applied to the dielectric resonator will excite resonance if properly positioned, dimensioned and provided. Different probe geometries result in different bandwidths of resonance, and within or at the dielectric resonator to suit particular ambient conditions (at different distances along the radius from the center and at different angles when viewed from above). ) It can be arranged in various positions and orientations.

【0034】 より多くのフィードが設けられる場合は、アンテナが、異なる周波数で異なる
所定方向(例えば、方位及び仰角)で同時に送信又は受信できるように、異なる
フィードを異なる周波数で駆動することができる。
If more feeds are provided, the different feeds can be driven at different frequencies so that the antenna can simultaneously transmit or receive at different frequencies and in different predetermined directions (eg, azimuth and elevation).

【0035】 更に、電子回路には接続されないが代わりに動的誘電体共振器アンテナ送受信
特性に、例えば誘導の方法により影響を与える受動的な機能を取る誘電体共振器
内又はこれに当てられたプローブを設けることができる。
Furthermore, it is not connected to an electronic circuit, but instead is applied to or in a dielectric resonator which has a passive function which influences the transmission and reception characteristics of the dynamic dielectric resonator antenna, for example by means of induction. A probe can be provided.

【0036】 本発明の一実施例においては、誘電体共振器は、例えばTAM,M.T.K.及びMURCH,
R.D.のCompact circular sector and annular sector dielectric resonator an
tennas,IEEE Tarans.Antennas Propagat.,AP-47,1999,pp837-842において説明さ
れるように、内部に設けられた導電壁を有することによりセグメントに分割する
ことができる。
In one embodiment of the present invention, the dielectric resonator may be, for example, TAM, MTK and MURCH,
RD's Compact circular sector and annular sector dielectric resonator an
As described in tennas, IEEE Tarans.Antennas Propagat., AP-47, 1999, pp837-842, it can be divided into segments by having a conductive wall provided inside.

【0037】 本発明の更なる実施例において、後方ローブフィールドを無くし又はコサイン
又は「8の字」放射パターンを有する誘電体共振器アンテナにより生ずる可能性
のある前/後のあいまいさを解決するために、誘電体共振器アンテナと組み合わ
せられる内部又は外部のモノポールアンテナを更に提供することができる。モノ
ポールアンテナは、誘電体共振器内に中央に配置でき或いはその上に又は下方に
取り付けることができ、そして電気回路により作動させることができる。中空中
央部を有するアンテナ共振器を含む実施例においては、モノポールは、中空中心
部内に置くことができる。適宜のプローブ又は開口の電気的又はアルゴリズム的
組合せ、好ましくはプローブ又は開口の対称的なセットにより「仮想」モノポー
ルも形成することができる。
In a further embodiment of the present invention, to eliminate the back lobe field or to resolve possible front / back ambiguity caused by a dielectric resonator antenna having a cosine or “figure eight” radiation pattern. In addition, an internal or external monopole antenna may be provided that is combined with the dielectric resonator antenna. The monopole antenna can be centrally located within the dielectric resonator or mounted above or below it and can be operated by an electrical circuit. In embodiments that include an antenna resonator having a hollow center, the monopole can be located within the hollow center. A "virtual" monopole can also be formed by an electrical or algorithmic combination of suitable probes or apertures, preferably a symmetrical set of probes or apertures.

【0038】 本発明の誘電体共振器アンテナ及びアンテナシステムは、複数の送信機又は受
信機と共に作動させることができる。これらの用語は、ここでは、それぞれ、ア
ンテナにより送信するための電子信号源として作動する装置、又は電磁放射によ
りアンテナに通信された電子信号を受けて処理するように作動する装置を指す。
送信機及び/又は受信機の数は、誘電体共振器へのフィードの数と等しくし又は
異なるようにすることができる。例えば、独立した送信機及び/又は受信機を各
フィードに接続でき(即ち、フィード当たり1個)、或いは1個の送信機及び/
又は受信機を1個のフィードに接続できる(即ち、1個の送信機及び/又は受信
機がフィード間で切り替えられる)。更なる例においては、1個の送信機及び/
又は受信機を、複数のフィードに接続することができ、フィード間のフィード電
力を連続的に変えることにより、アンテナのビーム及び/又は方向の感度を連続
的に操作することができる。1個の送信機及び/又は受信機が誘電体共振器への
数個の非調整フィードに交互に接続され、これにより1個のフィードと比較して
達せられる帯域幅の大きな増加が得られる(これは、DRAが一般に狭い帯域幅
を有すため有利である)。なお別の例においては、1個の送信機及び/又は受信
機は、作られ又は検出された放射パターンにおける拡大を作るため、或いはアン
テナに数方向への同時放射又は受信を許すために、数個の隣接し又は隣接してい
ないフィードに接続することができる。
The dielectric resonator antenna and antenna system of the present invention can be operated with multiple transmitters or receivers. Each of these terms refers herein to a device that operates as an electronic signal source for transmission by an antenna or a device that operates to receive and process electronic signals communicated to the antenna by electromagnetic radiation.
The number of transmitters and / or receivers can be equal to or different than the number of feeds to the dielectric resonator. For example, an independent transmitter and / or receiver can be connected to each feed (ie, one per feed), or one transmitter and / or
Alternatively, the receiver can be connected to one feed (ie one transmitter and / or receiver can be switched between feeds). In a further example, one transmitter and / or
Alternatively, the receiver can be connected to multiple feeds and the beam and / or direction sensitivity of the antenna can be continuously manipulated by continuously varying the feed power between the feeds. One transmitter and / or receiver is alternately connected to several untuned feeds to the dielectric resonator, which results in a large increase in the attainable bandwidth compared to one feed ( This is advantageous because DRAs generally have a narrow bandwidth). In yet another example, one transmitter and / or receiver may be used to create an extension in the created or detected radiation pattern, or to allow the antenna to simultaneously radiate or receive in several directions. It can connect to adjacent or non-adjacent feeds.

【0039】 誘電体共振器は、総合正誘電率(overall positive die
lectric constant)kを有する適宜適切な誘電材料、又は異な
る誘電材料の組合せから形成できる。好ましい実施例においては、kは少なくも
10であり、少なくも50又は少なくも100とすることができる。利用し得る
誘電体材料が、使用を低い周波数に限定する傾向があるが、kを非常に大きい値
、例えば1000以上とすることもできる。誘電材料は、液体、固体又は気体の
状態、或いは任意の中間状態の材料を含むことができる。誘電材料は、これが埋
められる周囲の材料より低い誘電率のものとすることができる。
The dielectric resonator has an overall positive dielectric constant (overall positive dielectric constant).
It can be formed from any suitable dielectric material having a specific constant k, or a combination of different dielectric materials. In the preferred embodiment, k is at least 10 and can be at least 50 or at least 100. The dielectric materials available tend to limit their use to low frequencies, but k can be very large, for example 1000 or more. The dielectric material can include liquid, solid or gas states, or any intermediate state materials. The dielectric material may have a lower dielectric constant than the surrounding material in which it is embedded.

【0040】 個別的に選択され、又は自由に異なった方法で同時に形成され又は組み合わせ
られた多種のビームを作り得る誘電体共振器アンテナの提供の探索により、本発
明の実施例は以下の利点を提供することができる。
By exploring the provision of a dielectric resonator antenna which can be individually selected or freely formed at the same time in different ways, or combined, in various ways, embodiments of the present invention provide the following advantages: Can be provided.

【0041】 i)異なるプローブ又は開口の駆動を選ぶことにより、アンテナは、(例えば
、方位における)予め選ばれた多数の方向の一つと送信又は受信をすることがで
きる。プローブ又は開口の周りで逐次切り替えることにより、ビームパターンを
、角度を増加しつつ回転させることができる。かかるビームの方向操作は、ラジ
オ通信、レーダー及びナビゲーションシステムに対する明らかな用途を持つ。
I) By choosing to drive different probes or apertures, the antenna can transmit or receive in one of a number of preselected directions (eg in azimuth). By sequentially switching around the probe or aperture, the beam pattern can be rotated at increasing angles. Such beam steering has obvious applications for radio communications, radar and navigation systems.

【0042】 ii)2個以上のビームを結合させることにより、即ち、2個以上のプローブ
又は装置を同時に励起することにより、任意の方位方向のビームを形成でき、ビ
ーム形成過程を通してのより正確な制御を与える。
Ii) By combining two or more beams, ie exciting two or more probes or devices at the same time, a beam in any azimuth direction can be formed and a more accurate beam forming process can be performed. Give control.

【0043】 iii) 2個のビーム間の電力の分割/組合せを電子的に連続して変えるこ
とにより、得られる結合ビームの方向を連続的に操作することができる。
Iii) The direction of the resulting combined beam can be continuously manipulated by electronically varying the splitting / combining of the power between the two beams.

【0044】 iv) 受信のみの場合、2個以上のビームの信号の振幅の比較により、又は
2個のビームで受信された信号のモノパルス処理の実行により、到来放射信号の
到着方向を見いだすことができる。「モノパルス処理」は、遠方の放射源からの
信号の到着方向を判定するために、2個のビームからの和のパターン及び差のパ
ターンを形成する過程を呼ぶ。
Iv) In the case of reception only, it is possible to find the arrival direction of the incoming radiation signal by comparing the amplitudes of the signals of the two or more beams or by performing monopulse processing of the signals received in the two beams. it can. "Monopulse processing" refers to the process of forming sum and difference patterns from two beams to determine the direction of arrival of signals from distant radiation sources.

【0045】 v) (自動車電話システムのような)典型的な双方向通信システムにおいて
は、信号は、(基地ステーションのような)一点の放射源から(送受信器により
)受信され、その放射源に送り戻される。本発明の実施例は、上の段階iii)
を使って放射源の方向を見いだすために使用することができ、更に段階ii)を
使ってその方向における最適ビームを形成することができる。この種の作業をな
し得るアンテナは、「スマートアンテナ」又は「知的アンテナ」として知られる
。スマートアンテナにより提供される最大アンテナ利得の利点は、信号対ノイズ
比が改善されること、通信品質が改善されること、より小さい送信電力(これは
、例えば人体の近くの放射の低減を支援できる)を使用し得ること、及び電池寿
命を延ばすことである。
V) In a typical two-way communication system (such as a car telephone system), a signal is received (by a transceiver) from a single point source (such as a base station) and is Will be sent back. Embodiments of the invention include steps iii) above
Can be used to find the direction of the radiation source, and step ii) can be used to form the optimum beam in that direction. Antennas that can do this type of work are known as "smart antennas" or "intelligent antennas". The advantages of maximum antenna gain provided by smart antennas are improved signal to noise ratio, improved communication quality, lower transmit power (which can help reduce radiation near humans, for example). ) Can be used and extend battery life.

【0046】 vi) アンテナの後方ローブを無くし、これにより装置付近の人の被暴を減
らし、又は放射方向の検出における前/後のあいまいさを解決するために、内部
又は外部のモノポールアンテナの追加を使うことができる。
Vi) In order to eliminate the rear lobe of the antenna, thereby reducing the exposure of people near the device, or to resolve the front / back ambiguity in the detection of the radiation direction, the internal or external monopole antenna Additional can be used.

【0047】 vii) 異なる周波数の異なるフィード(プローブ又は開口)の駆動の選定
により、アンテナは、多くの周波数の多くの所定方向の内の一つの周波数の所定
の一方向(例えば、方位)において同時に送信又は受信することができる。
Vii) Due to the choice of driving different feeds (probes or apertures) of different frequencies, the antenna is simultaneously in one predetermined direction (eg azimuth) of one of many predetermined directions of many frequencies. It can be sent or received.

【0048】 本発明をより良く理解するため、及び事実上これをいかに実行するかを示すた
めに、付属図面が参照されるであろう。
For a better understanding of the present invention and to show in practice how this may be performed, reference will be made to the accompanying drawings.

【0049】 図1から8は、主として、例えば、米国同時係属出願09/431,548号
に説明されたような円筒状の誘電体共振器アンテナに関する。なお、本願は前記
係属出願の優先権を請求する。
1 to 8 are primarily concerned with cylindrical dielectric resonator antennas such as those described, for example, in US copending application 09 / 431,548. It should be noted that the present application claims the priority of the pending application.

【0050】 さて、図1a及び1bを参照すれば、複数の内部プローブ3aないし3hへの
ケーブル及びコネクターによるアクセスを許す複数の穴を有する接地基板2上に
配置された誘電体材料の実質的に円形のスラブ1が示される。プローブ3aから
3hは、異なった内角の半径に沿って配置される。
Referring now to FIGS. 1a and 1b, substantially of a dielectric material disposed on a ground substrate 2 having a plurality of holes to allow access by cables and connectors to a plurality of internal probes 3a-3h. A circular slab 1 is shown. The probes 3a to 3h are arranged along different inner angle radii.

【0051】 図2a及び2bは、誘電体材料の実質的に円形のスラブ1を示し、これは、異
なった内角における半径に沿って配置された複数の開口フィード3aないし3h
を有する接地基板2の上に配置される。開口フィードは、マイクロストリップ伝
送線4により給電される。
2a and 2b show a substantially circular slab 1 of dielectric material, which comprises a plurality of aperture feeds 3a to 3h arranged along radii at different interior angles.
Is arranged on the ground substrate 2. The aperture feed is fed by the microstrip transmission line 4.

【0052】 図3a及び3bは、それぞれ、図1a及び1bと同様であるが、コサインパタ
ーン又は8の字パターンを有する動的共振器アンテナにより生ずるバックローブ
を相殺するため又は前/後のあいまいさを解決するために、誘電体スラブ1の上
方に中央モノポールアンテナ4(i)が追加された平面図及び側面図を示す。図
3において、モノポール4(i)は、誘電体スラブ1の上方の外部装置として示
されるが、誘電体スラブ1内の中央プローブ4(ii)は、スラブ1の下方の中
央プローブ4(iii)と同様に、適切なモノポール基準アンテナとして作用す
る。
FIGS. 3a and 3b are similar to FIGS. 1a and 1b, respectively, but for ambiguity or before / after to cancel back lobes caused by a dynamic resonator antenna having a cosine pattern or a figure eight pattern. In order to solve the above, a plan view and a side view in which a central monopole antenna 4 (i) is added above the dielectric slab 1 are shown. In FIG. 3, the monopole 4 (i) is shown as an external device above the dielectric slab 1, but the central probe 4 (ii) within the dielectric slab 1 is shown below the central probe 4 (iii) below the slab 1. ), And acts as a suitable monopole reference antenna.

【0053】 複数のフィードを使用する多ビーム誘電体共振器アンテナの基本概念は、本明
細書により、報告書KINGSLEY,S.P.及びO'KEEFE,S.G.のBeam steering and monop
ulse processing of probe-fed dielectric resonator antennas,S P Kingsley
及びS G O'keefe,IEE proceedings-Rader Sonar and Navigation,146,3,121-125
,1999において与えられる。この報告は、本願出願人のFDTDシミュレーショ
ン結果の実際の実験により、多フィード運転が可能であること、及び数個のビー
ムの同時形成を防ぐためのいかなる方法においてもフィードは電気的に相互作用
をしないことを確認する。
The basic concept of a multi-beam dielectric resonator antenna using multiple feeds is described herein by Beam steering and monop in reports KINGSLEY, SP and O'KEEFE, SG.
ulse processing of probe-fed dielectric resonator antennas, SP Kingsley
And SG O'keefe, IEE proceedings-Rader Sonar and Navigation, 146, 3, 121-125
, 1999. This report shows that the multi-feed operation is possible by the actual experiment of the FDTD simulation result of the applicant, and the feeds interact electrically in any way to prevent the simultaneous formation of several beams. Make sure you don't.

【0054】 この報告の出版物に従って、図1a及び1bに示された形式を有する8プロー
ブの円形誘電体共振器アンテナが作られ、試験された。更なる開発において、図
3a及び3bに示される形式を有する外部モノポールアンテナを有する8個プロ
ーブの円形誘電体共振器アンテナが作られ試験された。
In accordance with the publication of this report, an 8-probe circular dielectric resonator antenna having the form shown in FIGS. 1a and 1b was made and tested. In a further development, an 8-probe circular dielectric resonator antenna with an external monopole antenna having the form shown in Figures 3a and 3b was made and tested.

【0055】 図4−8において、円形の線は5dB(デシベル)の出力段階を表し、矢印は
主ビームの方向又は「照準」を示す。半径方向の線はビームの角度を表す。これ
は、アンテナが水平面に置かれたときの方位方向である。
In FIGS. 4-8, the circular lines represent the 5 dB (decibel) power stage and the arrows indicate the direction or “aim” of the main beam. The radial line represents the angle of the beam. This is the azimuth direction when the antenna is placed on a horizontal plane.

【0056】 円形に配置された8個の内部プローブ3aから3hに取り付けられた円筒状誘
電体共振器アンテナについての結果がここに与えれる。プローブ3aが駆動され
、そして残りのプローブ3bないし3hは、回路が開かれるか又は閉じられてる
が電源に接続されていないときは、図4に示された測定された方位放射パターン
が得られる。
Results are given here for a cylindrical dielectric resonator antenna mounted on eight internal probes 3a to 3h arranged in a circle. The probe 3a is activated and the remaining probes 3b to 3h obtain the measured azimuth radiation pattern shown in FIG. 4 when the circuit is open or closed but not connected to a power supply.

【0057】 プローブ3aの代わりにプローブ3bが接続されたときの、測定された方位放
射パターンが図5に示される。ビームは、プローブが内部に配置されたときとほ
ぼ同じ角度(この場合は45゜)だけ増加するように方向を変えられたことが見
られる。
The measured azimuthal radiation pattern when the probe 3b is connected instead of the probe 3a is shown in FIG. It can be seen that the beam was redirected to increase by about the same angle (45 ° in this case) as when the probe was placed inside.

【0058】 電力スプリッター/デバイダー又は同様な電力割当て装置を使って、プローブ
3aと3bとが単一の電源から同じ電力で同時に駆動され、かつ残りの6個のプ
ローブの回路が開かれたときに得られた測定された方位放射パターンが図6に示
される。ビームは、概ね、プローブが内部に配置されていたときの角度の間の角
度(この場合は22.5゜)に方向を変えられたことが分かる。この方法は、プ
ローブに割り当てられる供給電力を連続的に変えることにより、ビームの方向を
連続的に変えるために使うことができる。例えば、電力スプリッターが運転され
た場合、電力が、プローブ3aから3bに、3bを増やすように移行したときは
、送受信されるビームの方向は電力の移行に対応して変えられるであろう。全体
の方位放射パターンはビームと共に回転するので、放射ゼロの方向も対応した様
相で変化するであろう。多くの用途(例えば、ミサイルの追跡)において、特に
この形式のアンテナは深いゼロを有するように作り得るため、使用されるのはビ
ームよりもゼロである。
When the probes 3a and 3b are simultaneously driven with the same power from a single power source, using a power splitter / divider or similar power allocation device, and the circuits of the remaining 6 probes are opened. The resulting measured azimuthal radiation pattern is shown in FIG. It can be seen that the beam was redirected approximately to an angle between the angles when the probe was placed inside (22.5 ° in this case). This method can be used to continuously change the direction of the beam by continuously changing the supply power assigned to the probe. For example, if the power splitter were operated, when the power moved from probe 3a to 3b to increase 3b, the direction of the transmitted and received beams would be changed in response to the power transfer. As the overall azimuthal radiation pattern rotates with the beam, the direction of zero radiation will also change in a corresponding manner. In many applications (e.g. missile tracking), in particular this type of antenna can be made to have a deep zero so that it is used more than a beam.

【0059】 プローブ3bと3hとが同時に駆動され残りの6個のプローブが開回路状態で
あるならば、これが、プローブ3aと同じ方向(プローブ3bと3hとはプロー
ブ3aの両側の角度に配置されている)に照準(即ち、送信時の最大放射の方向
、又は受信時の最大感度の方向)を有する方位放射パターンを作るであろう。図
7は、これを確かめる実験結果である。この方法で2個のプローブに電力を供給
する利点は、1個のプローブで得られたものと比較して帯域幅の大きな増加を得
ることができる点である。
If the probes 3b and 3h are driven simultaneously and the remaining six probes are in an open circuit state, this is the same direction as the probe 3a (the probes 3b and 3h are arranged at the angles on both sides of the probe 3a). ) With an aiming (ie, direction of maximum emission on transmission, or direction of maximum sensitivity on reception). FIG. 7 shows an experimental result for confirming this. The advantage of powering two probes in this way is that a large increase in bandwidth can be obtained compared to that obtained with one probe.

【0060】 図4ないし7のパターンは、形状が実質的にコサイン状(8の字)になる大き
な後方ローブを持つことが見られる。与えられた方法で送信するときは、これは
電力損失を意味し、受信においては感度の損失を意味し、更に方向を見いだすと
きは前後があいまいとなる。図3a及び3bに示されるような中央の内側又は外
側のモノポール4の追加を、あいまいさを解決するために使用でき、或いは同時
にモノポール4と1個以上の誘電体共振器方向変更用プローブ3を駆動すること
により、後方ローブを著しく減らすことができる。これが、プローブ3eと3f
及びモノポール4が駆動される場合の図8の測定値により実験的に示される。モ
ノポールをプローブ3と同位相又は逆位相で駆動することにより、後方ローブ又
は対応する前方ローブのどちらかを無くし又は小さくすることを選ぶことができ
る。
It can be seen that the patterns of FIGS. 4-7 have large posterior lobes that are substantially cosine shaped (eight figured). When transmitting with a given method, this means power loss, at reception it means loss of sensitivity, and when finding the direction there is a ambiguity. The addition of a central inner or outer monopole 4 as shown in Figures 3a and 3b can be used to resolve ambiguity, or at the same time the monopole 4 and one or more dielectric resonator redirection probes. By driving 3, the rear lobe can be significantly reduced. This is the probe 3e and 3f
And experimentally by the measurements of FIG. 8 when the monopole 4 is driven. By driving the monopole in phase with or out of phase with the probe 3, it is possible to choose to eliminate or reduce either the back lobe or the corresponding front lobe.

【0061】 さて、図9a及び9bを参照すれば、断面が実質的に半球である誘電体材料の
スラブ5が示される。このスラブは、複数の内部プローブ7aないし7fへのケ
ーブル及びコネクターによるアクセスを許すために、複数の穴を有する接地基板
の上に配置される。
9a and 9b, there is shown a slab 5 of dielectric material having a substantially hemispherical cross section. This slab is placed on a ground board having a plurality of holes to allow access by cables and connectors to a plurality of internal probes 7a-7f.

【0062】 図10において、円形の線は5dB(デシベル)の出力段階を表し、矢印は主
ビームの方向又は「照準」を示す。プローブA及びCについてのパターンは、互
いにほぼ120゜の角度に配置されること、及び同時に励起されたプローブA及
びCについてのパターンは、2個の別個のプローブパターンのほぼ中央に照準を
有し電子的に形成された新しいビームを表すことが見られる。
In FIG. 10, the circular line represents the output stage of 5 dB (decibel), and the arrow indicates the direction or “aim” of the main beam. The patterns for probes A and C are arranged at an angle of approximately 120 ° to each other, and the patterns for simultaneously excited probes A and C have an aim at approximately the center of two separate probe patterns. It is seen to represent a new electronically formed beam.

【0063】 本発明の実験の結果が、内部プローブを有する半球状誘電体共振器アンテナを
使用してここに与えられる。プローブ7aが(送信モード又は受信モードのいず
れかで)駆動されそして残りのプローブは開回路状態又は接続されているが電力
の供給されない状態であるとき、図10にプローブAとして示された測定方位放
射パターンが得られる。
The results of the experiments of the present invention are given here using a hemispherical dielectric resonator antenna with an internal probe. When the probe 7a is driven (either in transmit mode or receive mode) and the remaining probes are open circuit or connected but unpowered, the measurement orientation shown as probe A in FIG. A radiation pattern is obtained.

【0064】 プローブ7aの代わりにプローブ7cが接続されたときは、図10のプローブ
Cで示された測定方位放射が得られる。ビームは、プローブが内部に配置された
とほぼ同じ角度(この場合は120゜)だけ増分的に変更された。
When the probe 7c is connected instead of the probe 7a, the measurement azimuth radiation shown by the probe C in FIG. 10 is obtained. The beam was incrementally modified by about the same angle (120 ° in this case) as the probe was placed inside.

【0065】 電力スプリッター/デバイダー又は同様な電力割当て装置を使って、プローブ
7aと7cとが単一の電源から同じ電力で同時に駆動され、かつ残りの6個のプ
ローブが開回路状態にあるとき、得られた測定された方位放射パターンが図10
のプローブA及びCのラベルを付けられた放射で示される。ビームは、概ね、プ
ローブ間の半分の角度(この場合は60゜)だけ方向を変えられたことが分かる
。この方法は、プローブ間に割り当てられる供給電力を連続的に変えることによ
り、ビームの方向を連続的に変えるために使うことができる。
Using a power splitter / divider or similar power allocation device, when the probes 7a and 7c are simultaneously driven from a single power source with the same power and the remaining six probes are in open circuit, The resulting measured azimuth radiation pattern is shown in FIG.
Of the probes A and C of FIG. It can be seen that the beam was redirected by approximately half the angle between the probes (60 ° in this case). This method can be used to continuously change the direction of the beam by continuously changing the supply power allocated between the probes.

【0066】 図10のパターンは、形が実質的にコサイン状(8の字型)である大きい後方
ローブを有することが見られる。送信の際は、これは希望方向における電力損失
と反対方向における干渉発生の可能性とを伴う。受信時においては、これは、希
望方向における感度の損失と反対方向からの不利な干渉の可能性とを伴う。方向
を見いだす場合は、前後があいまいとなる。図11a及び11bに示されるよう
に中央の内側又は外側のモノポール8の追加を、あいまいさの解決のために使用
でき、或いは同時にモノポール8と1個以上の誘電体共振器方向変更用プローブ
7を駆動することにより、後方ローブを著しく減らすことができる。
It can be seen that the pattern of FIG. 10 has large posterior lobes that are substantially cosine-shaped (8-shaped). On transmission, this involves power loss in the desired direction and the possibility of interference occurring in the opposite direction. On reception, this entails a loss of sensitivity in the desired direction and the possibility of adverse interference from the opposite direction. When finding a direction, the front and back are ambiguous. The addition of a central inner or outer monopole 8 as shown in Figures 11a and 11b can be used for ambiguity resolution, or at the same time the monopole 8 and one or more dielectric resonator redirection probes. By driving 7, the rear lobes can be significantly reduced.

【0067】 図12aは、断面が四つ葉のクローバーを連想させる4ローブ断面を有する誘
電体共振器10を備えた本発明の実施例を通る断面を示す。共振器10は、接地
基板12上に配置され、そして各ローブ11に1個ずつプローブ13a、13b
、13c、及び13dを備える。この装置の放射パターンは、本質的に、図4及
び5において既に示されたコサインパターンである。
FIG. 12 a shows a cross section through an embodiment of the invention with a dielectric resonator 10 having a four-lobed cross section reminiscent of a four-leaf clover in cross section. The resonator 10 is arranged on a grounded substrate 12 and one probe 13a, 13b for each lobe 11.
, 13c, and 13d. The radiation pattern of this device is essentially the cosine pattern already shown in FIGS.

【0068】 この構造は幾つかにセグメントに分割でき、1個のセグメントが図12bに示
される。この図は、接地基板12及び図12aの誘電体共振器10の1個のロー
ブ11であってプローブ13aにより駆動されているローブ11を示す。ローブ
11は、互いに実質的に90゜に配置された一般に垂直方向の導電性の壁14を
境界として示される。かかる1個のプローブの1/4クローバーアンテナの利点
は、プローブ13aが駆動されたとき、図13の測定された方位放射が得られる
ことである。放射周波数は、帯域幅が169MHzのとき1378MHzであり
、プローブ13aから誘電体共振器10の中心に向かう方向における後方ローブ
の大きな減少があることが分かる。
This structure can be divided into several segments, one segment being shown in FIG. 12b. This figure shows one lobe 11 of the grounded substrate 12 and the dielectric resonator 10 of FIG. 12a, which is being driven by the probe 13a. The lobes 11 are shown bounded by generally vertical conductive walls 14 disposed substantially 90 ° to each other. The advantage of such a one-probe quarter-crowbar antenna is that when the probe 13a is driven, the measured azimuthal radiation of FIG. 13 is obtained. The emission frequency is 1378 MHz when the bandwidth is 169 MHz, and it can be seen that there is a large reduction in the back lobe in the direction from the probe 13a toward the center of the dielectric resonator 10.

【0069】 図14は、ダイポールフィード16を組み入れた固体の球状誘電体共振器15
を示す。共振器15は、この球の周りの全方向における完全なビーム形成を与え
る。
FIG. 14 shows a solid state spherical dielectric resonator 15 incorporating a dipole feed 16.
Indicates. The resonator 15 provides perfect beamforming in all directions around this sphere.

【0070】 図15は、接地基板17上に配置されかつモノポールフィードプローブ18を
組み入れている固体の半球状誘電体共振器16を示す。
FIG. 15 shows a solid hemispherical dielectric resonator 16 disposed on a grounded substrate 17 and incorporating a monopole feed probe 18.

【0071】 図16は、2個の固体半球状誘電体共振器16を示し、その各は、モノポール
プローブ18を有し、更に共有の接地基板の各側に背中合わせに取り付けられる
。図14の実施例と同様に、全ての方向で完全にビームが形成される。
FIG. 16 shows two solid hemispherical dielectric resonators 16, each having a monopole probe 18 and mounted back-to-back on each side of a shared ground substrate. Similar to the embodiment of FIG. 14, the beam is completely formed in all directions.

【0072】 図17は、2個の固体半球状誘電体共振器16を示し、その各は、モノポール
プローブ18が設けられ、更に各に別個の接地基板17が設けられる。それぞれ
の共振器16は、接地基板面が互いに向かい合うが接触しないように背中合わせ
に置かれ、合成された共振器の全体の形は実質的に球形である。
FIG. 17 shows two solid-state hemispherical dielectric resonators 16, each of which is provided with a monopole probe 18, and each of which is provided with a separate ground substrate 17. The respective resonators 16 are placed back to back so that the ground substrate surfaces face each other but do not touch each other, and the overall shape of the combined resonator is substantially spherical.

【0073】 最後に、図18は、本発明に使用される誘電体共振器の種々の形状を示し、こ
れには、直円錐20、斜円錐21、円錐台22、非截頭円錐23、段付き円錐2
4、非段付き円錐25、非円形断面26、円錐27、角錐28、29、ドーム型
30、球状31、部分球32、不定形状33、円環体33、35、固体36、空
洞体37、中空シェル38、長円形断面、正多角形断面40、非正則多角形断面
41、ローブ状断面42、及び変動断面43が含まれる。
Finally, FIG. 18 shows various shapes of the dielectric resonator used in the present invention, which include a right circular cone 20, an oblique circular cone 21, a truncated cone 22, a non-conical truncated cone 23, and a step. With cone 2
4, non-stepped cone 25, non-circular cross section 26, cone 27, pyramids 28, 29, dome shape 30, spherical 31, partial sphere 32, irregular shape 33, torus 33, 35, solid 36, cavity 37, A hollow shell 38, an oval cross section, a regular polygonal cross section 40, a non-regular polygonal cross section 41, a lobe-shaped cross section 42, and a variable cross section 43 are included.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1a】 プローブフィードを使用する現存の多フィード誘電体共振器アンテナの平面図
である。
1a is a plan view of an existing multi-feed dielectric resonator antenna using probe feed. FIG.

【図1b】 図1aの多フィード誘電体共振器アンテナの側面図である。Figure 1b   FIG. 1b is a side view of the multi-feed dielectric resonator antenna of FIG. 1a.

【図2a】 開口フィードを使用する現存の多フィード誘電体共振器アンテナの平面図であ
る。
2a is a plan view of an existing multi-feed dielectric resonator antenna using an aperture feed. FIG.

【図2b】 図2aの多フィード誘電体共振器アンテナの側面図である。Figure 2b   2b is a side view of the multi-feed dielectric resonator antenna of FIG. 2a. FIG.

【図3a】 中心モノポールを追加した現存の多プローブ誘電体共振器アンテナの平面図で
ある。
FIG. 3a is a plan view of an existing multi-probe dielectric resonator antenna with the addition of a central monopole.

【図3b】 図3aの多プローブ誘電体共振器アンテナの側面図である。FIG. 3b   3b is a side view of the multi-probe dielectric resonator antenna of FIG. 3a. FIG.

【図4ないし7】 種々のプローブの組合せが駆動されたときの図1a及び1bのアンテナについ
ての測定された方位放射パターンを示す。
4-7 show measured azimuth radiation patterns for the antennas of FIGS. 1a and 1b when various probe combinations were driven.

【図8】 モノポールアンテナで同時に駆動されたときの図3a及び3bのアンテナにつ
いての測定された方位放射パターンを示す。
FIG. 8 shows the measured azimuth radiation pattern for the antennas of FIGS. 3a and 3b when simultaneously driven with a monopole antenna.

【図9a】 プローブフィードを使用している本発明の一般化された多フィード半球状誘電
体共振器アンテナの側面図である。
FIG. 9a is a side view of a generalized multi-feed hemispherical dielectric resonator antenna of the present invention using a probe feed.

【図9b】 図9aの多フィード半球状誘電体共振器アンテナの平面図である。FIG. 9b   9b is a plan view of the multi-feed hemispherical dielectric resonator antenna of FIG. 9a. FIG.

【図10】 プローブ7a、7c、と7a及び7cの同時使用に対する図9a及び9のアン
テナの測定された方位放射パターンを示す。
FIG. 10 shows measured azimuth radiation patterns of the antennas of FIGS. 9a and 9 for simultaneous use of probes 7a, 7c and 7a and 7c.

【図11a】 プローブフィードを使用した本発明の一般化された多フィード半球状誘電体共
振器アンテナ及び中心モノポールアンテナの側面図である。
FIG. 11a is a side view of a generalized multi-feed hemispherical dielectric resonator antenna and center monopole antenna of the present invention using probe feed.

【図11b】 図11aの多フィード半球状誘電体共振器アンテナの平面図である。FIG. 11b   FIG. 11b is a plan view of the multi-feed hemispherical dielectric resonator antenna of FIG. 11a.

【図12a】 4ローブを作る分割された多フィード半球状誘電体共振器アンテナの断面図で
ある。
FIG. 12a is a cross-sectional view of a split multi-feed hemispherical dielectric resonator antenna that produces four lobes.

【図12b】 図12aの実施例の1個のローブから形成される誘電体共振器アンテナの断面
図である。
12b is a cross-sectional view of a dielectric resonator antenna formed from one lobe of the embodiment of FIG. 12a.

【図13】 図12aの誘電体共振器アンテナの1個のローブについての測定された方位パ
ターンを示す。
FIG. 13 shows the measured azimuth pattern for one lobe of the dielectric resonator antenna of FIG. 12a.

【図14ないし17】 本発明による種々の球状及び半球状の誘電体共振器アンテナを示す。14 to 17:   3 shows various spherical and hemispherical dielectric resonator antennas according to the present invention.

【図18】 本発明において使用する誘電体共振器の種々の形状を示す。FIG. 18   3 shows various shapes of the dielectric resonator used in the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01Q 21/20 H01Q 21/20 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 バート,ピルグリム・ギルス・ウイリアム イギリス・エリー シービー7 5ピーテ イ・チツペンハム・チツペンハムパーク 2・ラツセルハウス Fターム(参考) 5J020 AA05 BC04 BC08 BC09 BC12 BD03 CA04 DA03 DA04 DA09 5J021 AA05 AA10 AA12 AB02 AB03 AB05 BA05 CA01 DB05 FA31 GA02 GA08 HA02 HA06 HA10 JA07 5J045 AA22 AA28 AB05 DA06 FA02 HA02 JA11 JA15 LA03 NA04 5J046 AA04 AA07 AB06 AB07 QA02 【要約の続き】 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01Q 21/20 H01Q 21/20 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD) , RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, C Z, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ , LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Burt, Pilgrim Gils Williams UK Ellie CB 7 5Pete Lee Chitsupenham Chitsupenham Park 2 Ratsell House F Term (Reference) 5J020 AA05 BC04 BC08 BC09 BC12 BD03 CA04 DA03 DA04 DA09 5J021 AA05 AA10 AA12 AB02 AB03 AB05 BA05 CA01 DB05 FA31 GA02 GA08 HA02 HA06 HA10 JA07 5J045 AA22 A02 FA02 HA02 JA1 1 JA15 LA03 NA04 5J046 AA04 AA07 AB06 AB07 QA02 [Continued summary]

Claims (65)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 接地された基板、接地された基板上に配置された誘電体共振
器、及びエネルギーを誘電体共振器の種々の領域内に送り込み及びここから取り
出すための複数のフィードを備え、フィードが、所定の角度を通じて方向を操作
し得るビームであって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビ
ームを作るように個別に又は組み合わせられて作動することができる誘電体共振
器アンテナであって、誘電体共振器が、接地された基板から実質的に直角方向に
伸びている軸線に沿って変化する断面を有することを特徴とする誘電体共振器ア
ンテナ。
1. A grounded substrate, a dielectric resonator disposed on the grounded substrate, and a plurality of feeds for pumping energy into and out of various regions of the dielectric resonator. A dielectric in which the feeds can be steered individually or in combination to produce a steerable beam through a given angle that can be steered incrementally or continuously. A dielectric resonator antenna, wherein the dielectric resonator has a cross section that varies along an axis extending substantially at right angles from a grounded substrate.
【請求項2】 所定の角度を通じて方向を操作し得るビームであって増分的
に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビームを作るように、フィード
を、個別に又は組み合わせて作動するようにされた電子回路を更に含む請求項1
に請求されたアンテナ。
2. The feeds are operated individually or in combination so as to produce at least one beam which can be steered through a predetermined angle and which can be steered incrementally or continuously. An electronic circuit adapted to:
Antenna billed to.
【請求項3】 誘電体共振器が円錐の形を有する請求項1又は2に請求され
たアンテナ。
3. The antenna as claimed in claim 1, wherein the dielectric resonator has a conical shape.
【請求項4】 誘電体共振器が円錐台の形を有する請求項3に請求されたア
ンテナ。
4. The antenna as claimed in claim 3, wherein the dielectric resonator has the shape of a truncated cone.
【請求項5】 誘電体共振器が直円錐の形を有する請求項3又は4に請求さ
れたアンテナ。
5. An antenna as claimed in claim 3 or 4, wherein the dielectric resonator has the shape of a right circular cone.
【請求項6】 誘電体共振器が斜円錐の形を有する請求項3又は4に請求さ
れたアンテナ。
6. An antenna as claimed in claim 3 or 4, wherein the dielectric resonator has the shape of an oblique cone.
【請求項7】 誘電体共振器が角錐の形を有する請求項1又は2に請求され
たアンテナ。
7. The antenna as claimed in claim 1, wherein the dielectric resonator has the shape of a pyramid.
【請求項8】 誘電体共振器が角錐台の形を有する請求項7に請求されたア
ンテナ。
8. The antenna as claimed in claim 7, wherein the dielectric resonator has the shape of a truncated pyramid.
【請求項9】 誘電体共振器が正角錐の形を有する請求項7又は8に請求さ
れたアンテナ。
9. The antenna as claimed in claim 7, wherein the dielectric resonator has the shape of a regular pyramid.
【請求項10】 誘電体共振器が非正角錐の形を有する請求項7又は8に請
求されたアンテナ。
10. The antenna as claimed in claim 7, wherein the dielectric resonator has a shape of a non-regular pyramid.
【請求項11】 誘電体共振器が段付き円錐の形を有する請求項1又は2に
請求されたアンテナ。
11. An antenna as claimed in claim 1 or 2, wherein the dielectric resonator has the shape of a stepped cone.
【請求項12】 誘電体共振器が頭部の切り取られた段付き円錐の形を有す
る請求項11に請求されたアンテナ。
12. The antenna as claimed in claim 11, wherein the dielectric resonator has the shape of a stepped cone with a truncated head.
【請求項13】 誘電体共振器が段付き直円錐の形を有する請求項11又は
12に請求されたアンテナ。
13. An antenna as claimed in claim 11 or 12, wherein the dielectric resonator has the shape of a stepped right circular cone.
【請求項14】 誘電体共振器が段付き斜円錐の形を有する請求項11又は
12に請求されたアンテナ。
14. An antenna as claimed in claim 11 or 12, wherein the dielectric resonator has the shape of a stepped oblique cone.
【請求項15】 誘電体共振器が段付き角錐の形を有する請求項1又は2に
請求されたアンテナ。
15. An antenna as claimed in claim 1 or 2, wherein the dielectric resonator has the shape of a stepped pyramid.
【請求項16】 誘電体共振器が頭部の切り取られた段付き角錐の形を有す
る請求項15に請求されたアンテナ。
16. The antenna as claimed in claim 15, wherein the dielectric resonator has the shape of a truncated pyramid with a truncated head.
【請求項17】 誘電体共振器が段付き正角錐の形を有する請求項15又は
16に請求されたアンテナ。
17. An antenna as claimed in claim 15 or 16, wherein the dielectric resonator has the shape of a stepped regular pyramid.
【請求項18】 誘電体共振器が段付き非正角錐の形を有する請求項16又
は17に請求されたアンテナ。
18. An antenna as claimed in claim 16 or 17, wherein the dielectric resonator has the shape of a stepped non-regular pyramid.
【請求項19】 誘電体共振器がドームの形を有する請求項1又は2に請求
されたアンテナ。
19. The antenna as claimed in claim 1, wherein the dielectric resonator has a dome shape.
【請求項20】 誘電体共振器が球の形を有する請求項1又は2に請求され
たアンテナ。
20. The antenna as claimed in claim 1, wherein the dielectric resonator has a spherical shape.
【請求項21】 誘電体共振器が球の一部分の形を有する請求項1又は2に
請求されたアンテナ。
21. An antenna as claimed in claim 1 or 2, wherein the dielectric resonator has the shape of a part of a sphere.
【請求項22】 誘電体共振器が不定形状を有する請求項1又は2に請求さ
れたアンテナ。
22. The antenna as claimed in claim 1, wherein the dielectric resonator has an irregular shape.
【請求項23】 誘電体共振器が実質的に円環体の形を有する請求項1又は
2に請求されたアンテナ。
23. An antenna as claimed in claim 1 or 2, wherein the dielectric resonator has a substantially toroidal shape.
【請求項24】 誘電体共振器が実質的に固体である先行請求項のいずれか
に請求されたアンテナ。
24. An antenna as claimed in any of the preceding claims, wherein the dielectric resonator is substantially solid.
【請求項25】誘電体共振器が少なくも1個の空洞部を含む請求項1ないし
23のいずれか一つに請求されたアンテナ。
25. An antenna as claimed in any one of claims 1 to 23, in which the dielectric resonator comprises at least one cavity.
【請求項26】 誘電体共振器が中空シェルである請求項25に請求された
アンテナ。
26. The antenna as claimed in claim 25, wherein the dielectric resonator is a hollow shell.
【請求項27】 接地された基板、接地された基板上に配置された誘電体共
振器、及びエネルギーを誘電体共振器の種々の領域内に送り込み及びここから取
り出すための複数のフィードを備え、フィードが、所定の角度を通じて方向を操
作し得るビームであって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個の
ビームを作るように個別に又は組み合わせられて作動することができる誘電体共
振器アンテナであって、誘電体共振器が非円形断面を有することを特徴とする誘
電体共振器アンテナ。
27. A grounded substrate, a dielectric resonator disposed on the grounded substrate, and a plurality of feeds for pumping energy into and out of various regions of the dielectric resonator, Dielectrics in which the feeds can be steered individually or in combination to produce a steerable beam through a given angle that can be steered incrementally or continuously. A dielectric resonator antenna, wherein the dielectric resonator has a non-circular cross section.
【請求項28】 所定の角度を通じて方向を変え得るビームであって増分的
に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビームを作るように、フィード
を、個別に又は組み合わせて作動するようにされた電子回路を更に含む請求項2
7に請求されたアンテナ。
28. The feeds are operated individually or in combination to produce at least one beam that can be steered through a given angle and that can be steered incrementally or continuously. The electronic circuit further comprises:
Antenna claimed in 7.
【請求項29】 誘電体共振器が実質的に長円形断面を有する請求項27又
は28に請求されたアンテナ。
29. An antenna as claimed in claim 27 or 28, wherein the dielectric resonator has a substantially oval cross section.
【請求項30】 誘電体共振器が正多角形断面を有する請求項27又は28
に請求されたアンテナ。
30. The dielectric resonator has a regular polygonal cross section.
Antenna billed to.
【請求項31】 誘電体共振器が非正多角形断面を有する請求項27又は2
8に請求されたアンテナ。
31. A dielectric resonator having a non-regular polygonal cross section.
Antenna billed to 8.
【請求項32】 誘電体共振器がローブ状断面を有する請求項27又は28
に請求されたアンテナ。
32. The dielectric resonator has a lobe-shaped cross section.
Antenna billed to.
【請求項33】 誘電体共振器が、接地された基板から実質的に直角方向に
伸びている軸線に沿って実質的に一定である断面を有する請求項27ないし32
のいずれか一つに請求されたアンテナ。
33. The dielectric resonator has a cross section that is substantially constant along an axis extending in a substantially perpendicular direction from a grounded substrate.
Antenna billed to any one of.
【請求項34】 誘電体共振器が、接地された基板から実質的に直角方向に
伸びている軸線に沿って変化する断面を有する請求項27ないし32のいずれか
一つに請求されたアンテナ。
34. An antenna as claimed in any one of claims 27 to 32, wherein the dielectric resonator has a cross section which varies along an axis extending substantially at right angles from the grounded substrate.
【請求項35】 誘電体共振器が実質的に固体である請求項27ないし34
のいずれかに請求されたアンテナ。
35. The dielectric resonator of claim 27, wherein the dielectric resonator is substantially solid.
Antenna billed to one of.
【請求項36】 誘電体共振器が少なくも1個の空洞部を含む請求項27な
いし34のいずれか一つに請求されたアンテナ。
36. An antenna as claimed in any one of claims 27 to 34, in which the dielectric resonator comprises at least one cavity.
【請求項37】 誘電体共振器が中空シェルである請求項36に請求された
アンテナ。
37. The antenna as claimed in claim 36, wherein the dielectric resonator is a hollow shell.
【請求項38】 誘電体共振器、及びエネルギーを誘電体共振器内に送り込
み及びここから取り出すための少なくも1個のダイポールフィードを備え、ダイ
ポールフィードが、長手方向軸線を有しかつ所定の角度を通じて方向を操作し得
るビームであって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビーム
を作るように作動させ得る誘電体共振器アンテナであって、誘電体共振器が、ダ
イポールフィードの軸線と実質的に平行に伸びている軸線に沿って変化する断面
を有することを特徴とする誘電体共振器アンテナ。
38. A dielectric resonator and at least one dipole feed for pumping energy into and out of the dielectric resonator, the dipole feed having a longitudinal axis and a predetermined angle. A dielectric resonator antenna operable to produce at least one beam steerable through and through which the dielectric resonator can be operated incrementally or continuously. A dielectric resonator antenna having a cross section that varies along an axis extending substantially parallel to the axis of the dipole feed.
【請求項39】 誘電体共振器、及びエネルギーを誘電体共振器の種々の領
域内に送り込み及びここから取り出すための少なくも1個のダイポールフィード
を備え、ダイポールフィードが、所定の角度を通じて方向を操作し得るビームで
あって増分的に又は連続的に方向を操作し得る少なくも1個のビームを作るよう
に作動させ得る誘電体共振器アンテナであって、誘電体共振器が非円形断面を有
することを特徴とする誘電体共振器アンテナ。
39. A dielectric resonator and at least one dipole feed for directing energy into and out of various regions of the dielectric resonator, the dipole feed directing through a predetermined angle. A dielectric resonator antenna operable to produce at least one beam that can be steered incrementally or continuously, the dielectric resonator having a non-circular cross section. A dielectric resonator antenna having.
【請求項40】 方向操作可能なビームが、完全な360゜の円を通して方
向を操作し得る先行請求項のいずれかによるアンテナ。
40. An antenna according to any of the preceding claims, wherein the steerable beam is steerable through a complete 360 ° circle.
【請求項41】 360゜までの放射方向を見いだす能力を許すように和及
び差のパターンを形成するようにフィードを組み合わせるための電子回路を備え
る先行請求項のいずれかによるアンテナ。
41. An antenna according to any of the preceding claims, comprising electronic circuitry for combining the feeds to form sum and difference patterns to allow the ability to find radiation directions up to 360 °.
【請求項42】 360゜までの放射方向を見いだす能力振幅又は位相の比
較を形成するようにフィードを組み合わせるための電子回路を備える先行請求項
のいずれかによるアンテナ。
42. An antenna according to any of the preceding claims, comprising electronic circuitry for combining the feeds to form a magnitude or phase comparison of the ability to find a radiation direction up to 360 °.
【請求項43】 フィードが、誘電体共振器内に含まれ又は対する導電プロ
ーブの形式を取る先行請求項のいずれかによるアンテナ。
43. Antenna according to any of the preceding claims, wherein the feed is in the form of a conductive probe contained in or against a dielectric resonator.
【請求項44】 フィードが接地された基板内に設けられた開口の形を取る
請求項1ないし37のいずれかに一つにおいて請求され、及び請求項1ないし3
7のいずれか一つに従属する請求項40ないし43のいずれか一つに請求された
アンテナ。
44. A claim as claimed in any one of claims 1 to 37, in which the feed takes the form of an opening provided in a grounded substrate, and claims 1 to 3.
An antenna as claimed in any one of claims 40 to 43 depending on any one of claims 7.
【請求項45】 開口が、誘電体共振器の下の接地された基板内に非連続で
形成される請求項44に請求されたアンテナ。
45. The antenna as claimed in claim 44, wherein the aperture is discontinuously formed in the grounded substrate below the dielectric resonator.
【請求項46】 開口が一般に長方形である請求項45に請求されたアンテ
ナ。
46. The antenna as claimed in claim 45, wherein the aperture is generally rectangular.
【請求項47】 マイクロストリップ送信線が、励起される各開口の下に置
かれる請求項44ないし46のいずれか一つに請求されたアンテナ。
47. An antenna as claimed in any one of claims 44 to 46 in which a microstrip transmission line is placed under each aperture to be excited.
【請求項48】 マイクロストリップ送信線が、誘電体共振器から遠い方の
基板の側に印刷される請求項47に請求されたアンテナ。
48. The antenna as claimed in claim 47, wherein the microstrip transmission line is printed on the side of the substrate remote from the dielectric resonator.
【請求項49】 誘電体共振器内又はこれに対する所定数のプローブが電子
回路に接続されない請求項43に請求されたアンテナ。
49. The antenna as claimed in claim 43, wherein a predetermined number of probes in or for the dielectric resonator are not connected to an electronic circuit.
【請求項50】 プローブが成端されない(開回路)請求項49に請求され
たアンテナ。
50. The antenna as claimed in claim 49, wherein the probe is not terminated (open circuit).
【請求項51】 プローブが、短絡を含んだ適宜インピーダンズの負荷によ
り成端される請求項49に請求されたアンテナ。
51. The antenna as claimed in claim 49, wherein the probe is terminated by an appropriate impedance load, including a short circuit.
【請求項52】 誘電体共振器が、この中に設けられた導電性の壁によりセ
グメントに分割される先行請求項のいずれかに請求されたアンテナ。
52. An antenna as claimed in any of the preceding claims, wherein the dielectric resonator is divided into segments by electrically conductive walls provided therein.
【請求項53】 後方ローブフィールドを無くし又はコサイン又は「8の字
」放射パターンを有する誘電体共振器アンテナにより生じ得る前/後のあいまい
さを解決するために、誘電体共振器アンテナと組み合わせられる内部又は外部の
モノポールアンテナが設けられる先行請求項のいずれかに請求されたアンテナ。
53. Combined with a dielectric resonator antenna to eliminate back lobe fields or to resolve front / back ambiguity that can be caused by a dielectric resonator antenna having a cosine or "figure eight" radiation pattern. An antenna as claimed in any of the preceding claims, wherein an internal or external monopole antenna is provided.
【請求項54】 モノポールアンテナが、誘電体共振器内の中央に配置され
る請求項53に請求されたアンテナ。
54. The antenna as claimed in claim 53, wherein the monopole antenna is centrally located within the dielectric resonator.
【請求項55】 モノポールアンテナが、誘電体共振器の上方に取り付けら
れる請求項53に請求されたアンテナ。
55. The antenna as claimed in claim 53, wherein the monopole antenna is mounted above the dielectric resonator.
【請求項56】 モノポールアンテナが、誘電体共振器の下方に取り付けら
れる請求項53に請求されたアンテナ。
56. The antenna as claimed in claim 53, wherein the monopole antenna is mounted below the dielectric resonator.
【請求項57】 モノポールアンテナが、フィードの電気的組合せとして形
成される請求項53に請求されたアンテナ。
57. The antenna as claimed in claim 53, wherein the monopole antenna is formed as an electrical combination of feeds.
【請求項58】 モノポールアンテナが、フィードのアルゴリズム的組合せ
として形成される請求項53に請求されたアンテナ。
58. The antenna as claimed in claim 53, wherein the monopole antenna is formed as an algorithmic combination of feeds.
【請求項59】 誘電体共振器が、誘電率k≧10を有する誘電体材料で形
成される先行請求項のいずれかに請求されたアンテナ。
59. An antenna as claimed in any of the preceding claims, wherein the dielectric resonator is formed of a dielectric material having a dielectric constant k ≧ 10.
【請求項60】 誘電体共振器が、誘電率k≧50を有する誘電体材料で形
成される先行請求項のいずれかに請求されたアンテナ。
60. An antenna as claimed in any of the preceding claims, wherein the dielectric resonator is formed of a dielectric material having a dielectric constant k ≧ 50.
【請求項61】 誘電体共振器が、誘電率k≧100を有する誘電体材料で
形成される先行請求項のいずれかに請求されたアンテナ。
61. An antenna as claimed in any of the preceding claims, wherein the dielectric resonator is formed of a dielectric material having a dielectric constant k ≧ 100.
【請求項62】 1個の送信機又は受信機が、複数のフィードに接続される
先行請求項のいずれかに請求されたアンテナ。
62. An antenna as claimed in any of the preceding claims, wherein one transmitter or receiver is connected to multiple feeds.
【請求項63】 複数の送信機又は受信機が、対応する複数のフィードに個
々に接続される請求項1ないし61のいずれか一つに請求されたアンテナ。
63. An antenna as claimed in claim 1, wherein a plurality of transmitters or receivers are individually connected to a corresponding plurality of feeds.
【請求項64】 1個の送信機又は受信機が、複数の非隣接フィードに接続
される請求項1ないし61のいずれか一つに請求されたアンテナ。
64. An antenna as claimed in any one of claims 1 to 61, wherein one transmitter or receiver is connected to a plurality of non-adjacent feeds.
【請求項65】 少なくも1個のフィードが、異なった所定方向における異
なった周波数の少なくも2個のビームを作るように、エネルギーを、異なった周
波数で同時に誘電体共振器の異なった領域内に送り込み及びここから取り出すよ
うに作動し得る先行請求項のどれかに請求されたアンテナ。
65. Energy is simultaneously distributed in different regions of a dielectric resonator at different frequencies, so that at least one feed produces at least two beams at different frequencies in different predetermined directions. An antenna as claimed in any of the preceding claims, operable to feed into and out of.
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