JP2003527016A - マルチセグメント化した誘電体共振アンテナ - Google Patents

マルチセグメント化した誘電体共振アンテナ

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JP2003527016A JP2001567080A JP2001567080A JP2003527016A JP 2003527016 A JP2003527016 A JP 2003527016A JP 2001567080 A JP2001567080 A JP 2001567080A JP 2001567080 A JP2001567080 A JP 2001567080A JP 2003527016 A JP2003527016 A JP 2003527016A
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キングスリー，シモン・フイリツプ
オキーフ，ステイーブン・グレゴリー
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Abstract

(57)【要約】 円形配列内に配置された複数の誘電体共振セグメントを用いて、放射線を発生または受信できる放射状アンテナを開示している。単一アンテナ系内で多重の誘電体共振セグメントを使用する目的は、それぞれが異なる方向に「ボアサイト」（即ち、送信時に最大放射線となる方向、ないし、受信感度が最大となる方向）を有するいくつかのビームを生じることである。そのようないくつかのビームを同時に励起して任意の方向の新しいビームを形成しうる。新しいビームは段階的または連続的に操作でき、３６０度の円形全体で操作しうる。２個のセグメントを同時に励起した場合、アンテナは、単一セグメントのみの場合よりも、メイン・ローブが狭く、および（または）バック・ローブが小さい。無線信号を受信するとき、そのような多重ビームを電子処理することは、それらの信号の方向を発見するのに使用でき、それゆえ、無線方位探査装置の基礎になる。さらに、送信ビームを形成することにより、または、流入無線信号の方向内で受信ビームを分解することにより、「スマート」ないし「インテリジェント」なアンテナを構成しうる。ビーム操作およびスマート・アンテナ技術は、そこへの送信を避けるため、または、その方向からの干渉信号受信を避けるために特定方向でのシャープ・ヌル操作にも使用しうる。誘電体共振セグメントは接地面に設置され、実質的に円筒形または台形のセグメントの形になっていて、内部プローブまたは外部の接地面アパーチャーによりフィードされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［産業上の利用分野］ 本発明はいくつかの隣接セグメントから成り、それらを同時に励起することに
より、操作可能な受信および送信ビームおよび非常に低いバックローブを提供す
る誘電体共振アンテナ（ＤＲＡ）に関する。
【０００２】 ［従来の技術およびその課題］ １９８３年の誘電体共振アンテナ（ＤＲＡ）に関する最初の系統的研究［LONG
, S.A. McALLISTER, M.W., and SHEN, L.C.:"The Resonant Cylindrical Dielec
tric Cavity Antenna", IEEE Transaction on Antennas and Propagation, AP-3
1, 1983, pp406-412］以来、その高い放射効率、最も普通に用いられる伝送線と
の優れた適合性、小さな物的形状によりその放射パターンへの関心が高まってい
る［MONGIA, R.K., and BHARTIA, P.: "Dielectric Resonator Antennas - A Re
view and General Design Relation for Resonant Frequency and Bandwidth",
International Journal of Microwave and Millimetre-Wave Computer-Aided En
gineering . 1994, 4, (3), pp 230-247］。
【０００３】 現在まで報告されている構造の大部分は接地面に取り付けられた誘電材料のス
ラブを用いて、接地面内のアパーチャー・フィード［ITTIPIBOON, A., MONGIA,
R.K., ANTAR, Y.M.M., BHARTIA, P. and CUHACI, M: "Aperture Fed Rectangula
r and Triangular Dielectric Reasonators for use as Magnetic Dipole Anten
nas", Electronics Letters, 1993, 29, (23), pp2001-2002］または誘電材料に
挿入されたプローブ［McALLISTER, M.W., LONG, S.A. and CONWAY G.L.; "Recta
ngular Dielectric Resonator Antenna", Electronics Letters, 1983, 19, (6)
, pp 218-219］により励起される。伝送線による直接励起も一部の執筆者により
報告されている［KARANENBURG R.A. and LONG, S.A.: "Microstrip Transmissio
n Line Excitation of Dielectric Resonator Antennas", Electrics Letters,
1994, 24, (18), pp 1156-1157］。
【０００４】 操作可能ビームのＤＲＡの別の分析が本出願者の同時係属出願である米国特許
出願一連番号09/431,548に見られる。それに基づいて、本出願の優先権主張が行
われ、その開示内容は本出願に参考用として組み込まれている。
【０００５】 最も普通に示された２種の形状は円筒形と長方形の誘電体スラブである。いく
つかの文献は、導電シートによるイメージ面によりこれらがどのように二分され
るかを示している。［TAM, M.T.K.and MURCH, R.D.: "Half volume dielectric
resonator antenna designs", Electron, Lett., 1997, 33, (23), pp. 1914-19
16; MONGIA, R.K.: "Half-split dielectric resonator placed on metallic pl
ane for antenna applications', Electron, Lett., 1989, 25, (7), pp 462-46
4］。出願者が知る範囲では、唯一の文献が半分に満たない体積のセグメントか
ら作られたアンテナについて記している［TAM, M.T.K. and Murch, R.D.: "Comp
act Circular Sector and Annular Sector Dielectric Resonator Antennas", I
EEE Transactions on Antennas and Propagation, AP-47, 1999, pp837-842］。
【０００６】 本発明の第一の側面によれば、複数の個別誘電体共振アンテナから成る複合誘
電体共振アンテナを提供している。それぞれが、接地された基板、側面を有し、
接地された基板と連絡している誘電体共振エレメント、および、誘電体共振エレ
メントに、また、そこからエネルギーを移すためのフィード機構を含み、各誘電
体共振エレメントの少なくとも１側面が隣りの誘電体共振エレメントの少なくと
も１側面に隣接しているように、誘電体共振エレメントが配置されていること、
および、アンテナには、さらに、少なくとも１個の段階的または連続的に操作可
能なビームを発生し、それを設定角度まで操作できるように、誘電体共振エレメ
ントを個々に、または、組み合わせて作動させる電子回路が含まれることを特徴
としている。 本発明の第二の側面によれば、複数の個別誘電体共振アンテナから成る複合誘
電体共振アンテナが提供されていて、それぞれが、側面を持つ誘電体共振エレメ
ント、および、少なくとも一対のダイポール・フィードにより誘電体共振エレメ
ントに、また、それからエネルギーを移送するためのフィード機構を含み、各誘
電体共振要素の少なくとも１側面が隣りの誘電体共振エレメントの少なくも１側
面と隣接するように誘電体共振エレメントが配置されていること、および、さら
に、アンテナには少なくも１個の段階的または連続的に操作可能なビームを発生
し、それを設定角度まで操作しうるように誘電体共振エレメントを個別または組
み合わせて作動させる電子回路を含むことを特徴としている。
【０００７】 隣り合う側面は実質的に近接していること、即ち、お互いに接触していること
が好ましい。代わりに、隣り合う側面間に小さなギャップが存在して、これらの
ギャップが空気または他の誘電材料により充填されていても良い。
【０００８】 有利なこととして、少なくとも一対の隣り合う誘電体共振エレメントの近接す
る側面は両方の近接する側壁に接触する導電壁により分離されている。好ましく
は、全ての隣り合う側壁が導電壁により分離されている。
【０００９】 誘電体共振エレメントは接地基板の上に、隣接して、または下に配置しうる。
またはエレメントと接地基板の間に小さなギャップを設けて良い。ギャップはエ
ア・ギャップから成って良く、または、他の固相・液相・気相の誘電体材料を充
填しても良い。
【００１０】 本発明はいくつかのエレメントを有し、そのそれぞれが分割されたＤＲＡであ
るアンテナを提供することを目指している。これらのエレメントは、操作可能な
受信・送信ビーム、無線方位探査機能、インテリジェント（または「スマート」
）のアンテナ機能、低い放射線バックローブ、狭い放射線メインローブを提供す
るために、同時励起しうる。さらに、本発明はＤＲＡエレメントの側面ないしエ
ッジを形成する導電壁の延長部を用いることにより、バックローブをさらに有意
に低減することも目指している。バックローブが低いことは、移動電話にこれら
のアンテナを用いるのに特に重要である。さらに、エレメントの本来の形状が提
案されている。
【００１１】 ある実施例では、円筒形または環状のＤＲＡの９０度セクターがその基本ＨＥ
Ｍ21δモードで共振する。しかし、これと、また、他の形状と共に使用できるい
くつかの他の共振モードがある。他の組み合わせの例は６０度セクターと、それ
に関係する基本ＨＥＭ31δモードである。
【００１２】 好ましいＨＥＭ11δ、ＨＥＭ21δ、ＨＥＭ31δ、のモードは水平磁気ダイポー
ルのように放射するハイブリッド電磁共振モードで、コサインまたは８の字形の
パターンを持つ垂直に分極する放射パターンを生じる。
【００１３】 本出願者により、前記参照文献で示された結果は、例えば、１ＭＨｚから１０
０，０００ＭＨｚまで、および、それより高いオプティカルＤＲＡ用までの任意
の広帯域の周波数で使用するＤＲＡに等しく適用されることが指摘されている。
問題の周波数が高いほど、ＤＲＡのサイズが小さくなる。しかし、以後に述べる
プローブ／アパーチャーとセグメントの組合せ形状により実現される一般的ビー
ム・パターンは、特定周波数の範囲では一般的に同じままである。実質的に１Ｍ
Ｈｚ未満の周波数で使用することも、高誘電率を持つ誘電材料を用いて可能であ
る。
【００１４】 有利なこととして、本発明のアンテナおよびアンテナ系は少なくとの１個の段
階的または連続的に操作可能で、３６０度円形全体で操作できるビームを生じる
のに適している。
【００１５】 有利なこととして、３６０度までの無線方位探査機能を可能にするように、和
と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、追加的に、また
は、択一的に電子回路を設ける。
【００１６】 電子回路は、振幅および（または）位相の比較形で３６０度までの無線方位探
査機能を形成するようにフィードを組み合わせるため、追加的または択一的に適
合させて良い。
【００１７】 第一の好ましい実施例で、無線方位探査機能およびビーム形成機能は完全な３
６０度の円形であり、個別のＤＲＡエレメントは長軸の回りに全体的に円形に配
置され、各要素の側面が２個の隣り合うエレメントにより形成される。エレメン
トの形状は円の一部分を形成した断面にする必要がないことを理解すべきである
。代わりに、エレメントの断面を全体的に三角形または台形として良い。主な問
題はエレメントの形状が、長軸周りにお互いに組み合わされて、各エレメントの
側面が２個の隣り合ったエレメントにより形成されているようにすることである
。
【００１８】 第二の好ましい実施例で、長軸回りに配置されたエレメントのアレーを用いて
いて、アレーの最初と最後のエレメントを除き、全てが２個の隣り合ったエレメ
ントにより側面を接しているが、それ自体では円形を形成するのに不十分であり
、無線方位探査およびビーム形成の機能は完全な円より低くなっている。
【００１９】 第一および第二の両方の実施例で、ＤＲＡを構成する全てのエレメントが同じ
断面を持つことが望ましい。このことは、エレメントの相対的向きによる方位効
果があるけれども、各エレメントが励起されたときに、他と類似の挙動をするこ
とを意味する。
【００２０】 アンテナのパターンを電子的に操作するひとつの方法は、いくつかの存在する
ビームを持つこと、および、それらの間で切り替えることである。代わりの方法
は、希望のビーム方向を実現するために、それらを組み合わせることである。Ｄ
ＲＡにより、アンテナ・パターンは基本的にコサイン形であり、角度が僅かにず
れている２個のコサインを加算することにより、両者の中間の第三のコサイン・
パターンを得る。この方法で、固定されているアンテナ・パターンを組み合わせ
ることにより、ビーム操作と方位探査を達成しうる。
【００２１】 方位探査の利点は、（例えば、移動電話により）ベース・ステーションの方向
を発見できることであり、ビーム操作の利点は、ベース・ステーションの方を向
いたビームを形成できることである。これらの利点は移動電話とベース・ステー
ションの間のパワー伝送を強化することと、それにより、通信品質の改善、電池
寿命の延長、さらに同時に電話使用者の人体へのパワー伝送を低減することの組
合せである。本出願者による重要な発見は、単一エレメントの単独作動では、例
えば、２個のエレメントを同時に作動するのと同程度までは一般にバックローブ
が小さくならないことである。少なくとも２個のエレメントを同時に使用するこ
とは、この点で有意な利点を生じうる。
【００２２】 エレメントが完全な円形に配置されていないという上記の第二の好ましい実施
例の形態および同様の形態の利点は、アンテナにより発生し、（移動電話使用時
の人体頭部のような）付近の物体を照射するバックローブを、ある種の形状的配
置により、非常に低く保てて、それにより、照射を著しく低減し、安全性を改善
できることである。
【００２３】 第二の好ましい実施例の形状および同様の形状の別の利点は、２個のエレメン
トを一緒に励起した時は、どちらかのエレメントを別々に用いた場合と比較して
、アンテナが発生したメインローブを狭くできるということである。
【００２４】 分割ＤＲＡのバックローブをさらに低減することは、各エレメントのエッジを
形成している導電壁を延長することにより実現できる。そのような工夫は導電壁
の単純な平面的延長でできるが、さらに、電磁波が壁のエッジを回ってクリープ
を生じようとし、それによりアンテナのバックローブを発生（または貢献）しよ
うとするのを妨げるために、巻き込み、または他の方法での変形をしても良い。
このことは本出願者が５８ＭＨｚで共振する半円筒ＤＲＡを用いて実証している
。
【００２５】 本発明の別の実施例では、少なくとも１個の内部または外部のモノポール・ア
ンテナまたは長軸回りに円形対称パターンを有する他のアンテナを追加的に設け
られる。それらは少なくとも１個の誘電体共振アンテナ用エレメントと組み合わ
せて、バックローブの領域を解消し、または、コサインまたは８の字形照射パタ
ーンを有する誘電体共振アンテナで生じうる前後方向の不明瞭性を解決できる。
モノポールまたは他の円形対称アンテナを誘電体共振エレメント内の中心に配置
でき、または、その上またはその下に取り付けられ、かつ、電子回路により作動
可能である。中空センターを持つ環状共振器を含む実施例で、モノポールまたは
他の円形対称アンテナを中空センター内に位置しうる。「バーチャル」モノポー
ルまたは他の円形対称アンテナは、実際のフィードのどれかの電気的またはアル
ゴリズムによる組合せ、好ましくは、対称的フィード・セットによっても形成し
うる。
【００２６】 上記の全てのセグメント形状で、フィードは、誘電体共振エレメントまたはそ
の組合せの中に含まれ、または、それに寄せて配置される導電プローブの形をと
るか、または、接地基板内に設けられたアパーチャー・フィードで構成して良い
。アパーチャー・フィードは誘電材料の下の接地基板内で不連続部（一般に長方
形）になっていて、一般にその下にマイクロストリップ伝送線を通すことにより
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ている。フ
ィードがプローブの形をとる場合、一般にこれらは細長い形状をしている。有用
なプローブの例には、誘電体共振器の長軸に全体として平行な薄い円筒線が含ま
れる。使用される（または試験された）他のプローブの形には圧肉円筒、非円形
断面、全体的に垂直の薄板および（キノコ状の）上部に「帽子」をかぶった全体
として垂直な細線も含まれる。さらに、プローブには誘電体、または、その組合
せの中に、または、それに寄せて置かれた金属メッキしたストリップを含めて良
い。一般に、誘電体共振器、または、その組合せの中にまたはそれに寄せた導電
エレメントが正しい位置、サイズ、フィードになっていれば、共振を励起する。
種々のプローブ形状が種々の共振帯域を生じる。そして、特定の環境に適合する
ように、誘電体共振器、または、その組合せの中またはそれに寄せて、種々の位
置と向きで（上から見て、中心から半径方向に沿って種々の距離で、また、中心
から種々の角度で）配置しうる。さらに、誘電体共振器、または、その組合せの
中でまたはそれに寄せてプローブを設置できる。それは電子回路には接続されな
いが、代わりに、例えば誘導により、ダイナミック共振アンテナの送信／受信特
性に影響する受動的役割を果たす。
【００２７】 一般に、フィードがモノポール・フィードから成る場合、適当な誘電体共振エ
レメントを例えばその上に配置することにより、または、小さなエア・ギャップ
により、または一層の他の誘電材料で分離して、接地基板に関係しなければなら
ない。代わりに、フィードがダイポール・フィードから成る場合、接地基板は必
要ない。本発明の実施例は接地基板と関係した誘電体エレメントへのモノポール
・フィードおよび（または）関係した接地基板を持たない誘電体エレメントへの
ダイポール・フィードを使用しうる。両タイプのフィードを同じ複合アンテナで
使用しうる。
【００２８】 誘電体共振エレメントは、全体として長軸に平行に都合良く配置された実質的
に半径方向の導電壁を有する円筒のセグメントとしうる。
【００２９】 代わりに、誘電体共振エレメントは、全体として台形断面とし、全体として長
軸に平行に都合良く配置された導電壁を持つようにしうる。
【００３０】 エレメントのアレーは、中空センター付き、または、無しになるように配置し
うる。
【００３１】 誘電体共振エレメントは円形または全体として台形のセグメント以外の断面を
有している。バックローブ低減を最大にするのに重要なことは、エレメントのア
レーが長軸回りに完全な、または、少なくとも部分的な円対称になっていること
である。
【００３２】 本発明の誘電体共振アンテナは複数の送信機または受信機と共に動作しうる。
この（送信機または受信機の）用語は、アンテナにより送信するために電子信号
の発生源として機能する装置、または、電磁放射によりアンテナに伝えられた電
子信号を受信し、処理するために機能する装置をそれぞれ示すのに用いている。
送信機および（または）受信機の数は励起されるエレメントの数と等しくても良
いし、等しくなくても良い。例えば、別々の送信機および（または）受信機を各
エレメントに（即ちエレメントごとに１台）、または１台の送信機および（また
は）受信機を１台のエレメントに（即ち、１台の送信機および（または）受信機
をエレメント間で切り替える）接続して良い。別の例では、１台の送信機および
（または）受信機を（同時に）複数のエレメントに接続して良い。エレメント間
でフィードパワーを連続的に変えることにより、ビームおよび（または）アンテ
ナの方位感度を連続的に操作できる。１台の送信機および（または）受信機を隣
接していないいくつかのエレメントに択一的に接続しうる。さらに別の例では、
発生した、または、検出した放射線パターンを改善するために、または、アンテ
ナがいくつかの方向に同時に発信または受信するように、１台の送信機および（
または）受信機をいくつかの隣接する、または、隣接しないエレメントに接続し
うる。
【００３３】 誘電体共振エレメントは適当な導電材料で、または、全体的誘電率κが正とな
る種々の誘電材料の組合せで形成しうる。好ましい実施例では、κは少なくも１
０であり、かつ、少なくとも５０または少なくとも１００であっても良い。κは
非常に大きくて、例えば、１０００より大きくても良い。ただし、利用できる誘
電材料が低周波数でのそのような使用を制限する傾向がある。誘電材料には液状
、固体状またはガス状の材料、または、任意の中間状態を含めて良い。誘電材料
はそれが埋め込まれている周辺材料より低い誘電率にできる。
【００３４】 多重ビームを発生でき、それを別個に選択し、または同時に形成し、かつ、希
望の種々の方法で組み合わせることができる誘電体共振アンテナを提供しようと
努めることにより、本発明の実施例では、以下の利点を提供しうる： ｉ） マルチエレメントＤＲＡの種々のエレメントを駆動するように選択する
ことにより、アンテナは、いくつかの事前設定した方向のひとつ（例えば、方位
で）に送信または受信させることができる。順番にエレメントを切り替えること
により、ビームパターンの角度を段階的に回転させることができる。そのような
ビーム操作は無線通信、レーダー、ナビゲーション・システムで明確な用途があ
る。
【００３５】 ｉｉ） ２以上のビームを組み合わせることにより、即ち、２以上のエレメン
トを同時に励起することにより、任意の方位方向でビームを形成できる。それゆ
え、ビーム形成プロセスで、より精密な制御を行います。
【００３６】 ｉｉｉ） ２個のビームの間でパワーの分割／合成を電子的に連続変化させる
ことにより、得られた合成ビームの方向を連続的に操作できる。
【００３７】 ｉｖ） 受信のみの場合、２以上のビームで信号の振幅を比較することにより
、または、２ビームで受けた信号のモノパルス処理を実施することにより、流入
無線信号の到着方向を発見できる。「モノパルス処理」とは、離れた無線発信源
からの信号の到着方向を決定するために、２ビームから合計と差のパターンを形
成するプロセスをいう。
【００３８】 ｖ） （移動電話系のような）典型的な双方向通信系では、信号を（ベースス
テーションのような）点状無線発信源から（受話器により）受信して、その発信
源に送り返す。本発明の実施例では、前記ｉｉｉ）またはｉｖ）を用いて発信源
の方向を発見し、次ぎにｉｉ）を用いてその方向に任意のビームを形成するのに
使用できる。この種の操作を行えるアンテナは「スマート」ないし「インテリジ
ェント」機能を持つと言われる。スマート・アンテナにより提供される改良アン
テナの利点は信号対ノイズ比が改善され、通信の品質が改善され、送信パワーの
使用量が少なく（例えば、付近の人体への照射量を減らすのに役立つ）、および
、電池寿命を延ばすことである。
【００３９】 ｖｉ） ビーム操作およびスマート・アンテナ技術は、特定方向への伝送を避
け、または、その方向からの干渉信号の受信を避けるために、特定方向でのシャ
ープ・ヌルの操作をするのに使用できる。
【００４０】 本発明の理解を高め、効果を出す方法を示すために、ここで、添付図面の例を
参照すべきである。
【００４１】
【実施例】
図１は、円筒の６０度セクターの形になっている６個の誘電体共振エレメント
２で形成され、かつ、接地ベース面３の上に円対称に配置されたマルチセグメン
ト化したＤＲＡ１の平面図である。エレメント２の側面４は金属製の導電壁５に
より分離されている。細長いプローブ６が各エレメントの中に位置している。細
長いプローブ６は導電壁５と同様にＤＲＡ１の長軸に全体として平行である。方
位探査（受信のみの機能）、ビーム操作（受信および（または）送信時）および
「スマート」アンテナ特性を実現させるために、１個または数個のプローブ６を
同時に駆動する。
【００４２】 図２は、６０度台形断面を有するエレメントの形になっている３個の誘電体共
振エレメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃで形成され、かつ、接地ベース面１３の上
に部分的円対称に配置されたマルチセグメント化したＤＲＡ１１の平面図である
。エレメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃの側面１４は金属製の導電壁１５により分
離されている。細長いプローブ１６が各エレメントの中に位置している。細長い
プローブ１６は導電壁１５と同様にＤＲＡ１１の長軸に全体として平行である。
方位探査（受信のみの機能）、ビーム操作（受信および（または）送信時）およ
び「スマート」アンテナ特性を実現させるために、１個または数個のプローブ１
６を同時に駆動する。図２のＤＲＡ１１を形成しているエレメント１２ａ、１２
ｂ、１２ｃのアレーは完全な円には不十分であるので、無線方位探査およびビー
ム形成の能力がそれに相当して完全な円より低い。
【００４３】 図３は、エレメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃが励起されているときに図２のＤ
ＲＡ１１に対するＳ11反射信号の測定値に対する周波数のグラフである。３個の
エレメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃの全てが約１９５０ＭＨｚで共振しているこ
とを見ることができる。
【００４４】 図４はパワー分割器／合成器（図示せず）を通じて一緒に駆動されているＤＲ
Ａエレメント１２ａ、１２ｂ、１２ａ＋１２ｂにより発生された方位に対するア
ンテナ放射パターンを示している。円形の基準線は５ｄＢ刻みを示している。第
一に、１２ａ＋１２ｂのビームは１２ａパターンと１２ｂパターンのほぼ中間に
なっていることを見ることができる。それゆえ、電子によるビーム操作を実証し
ている。第二に、改善、即ち、組み合わせた１２ａ＋１２ｂのアンテナのバック
ローブが低減していることを見ることができる。第三に、１２ａ＋１２ｂパター
ンのメイン・ローブが１２ａおよび１２ｂの単独パターンよりも−３ｄＢポイン
トで有意に狭くなっていることを見ることができる。
【００４５】 図５は円筒の４５度セクターの形をしていて、接地ベース面２３上に部分的円
対称に配置されている２個の誘電体共振エレメント２２ａおよび２２ｂで形成さ
れたマルチセグメント化したＤＲＡ２１の平面図である。エレメント２２ａおよ
び２２ｂの側面２４は金属製導電壁２５により分離されている。細長いプローブ
２６が各エレメントに位置していて、その細長いプローブ２６が導電壁２５と同
様に、全体としてＤＲＡ２１の長軸に平行になっている。
【００４６】 図６はパワー分割器／合成器（図示せず）を通じて一緒に駆動されているＤＲ
Ａエレメント２２ａ、２２ａ＋２２ｂにより発生された方位に対するアンテナ放
射パターンを示している。円形の基準線は５ｄＢ刻みを示している。図２および
４のＤＲＡと同様に、電子式ビーム操作および組み合わせた２２ａ＋２２ｂのア
ンテナのバックローブが低減していることを見ることができる。
【００４７】 図７は半円筒の形で、接地ベース面３３に取り付けられた誘電体共振エレメン
ト３２から形成されたＤＲＡ３１を示している。エレメント３２の面３４は示さ
れているように導電壁３５になっていて、内側と外側の細長いプローブ３６ａ、
３６ｂがエレメント２内に設けられている。
【００４８】 図８は図７と同様のＤＲＡ３１’を示し、半円筒形の誘電体共振エレメント３
２’、接地ベース面３３’、エレメント３２’の面３４’上に取り付けられた導
電壁３５’があり、内側と外側の細長いプローブ３６ａ’、３６ｂ’が設けられ
ている。そして、導電壁３５’にはエレメント３２’の長さに沿った延長部３７
’が設けられていて、その延長部３７’は面３４’から巻き戻されている。延長
部３７’は、そうしなければ、電磁信号が壁３５’のエッジを回ってクリープを
生じて、それによりバックローブを発生または貢献するのを防止するのに役立っ
ている。
【００４９】 このことは図９、１０、１１、１２に明確に示されている。これらは、それぞ
れ、内側プローブ３６ａを励起した図７のＤＲＡ、外側プローブ３６ｂを励起し
た図７のＤＲＡ、内側プローブ３６ａ’を励起した図８のＤＲＡ、外側プローブ
３６ｂ’を励起した図８のＤＲＡに対する放射パターンを示している。図９およ
び１０のバックローブ３８ａおよび３８ｂは図１１および１２のバックローブ３
８ａ’および３８ｂ’より有意に大きく、バックローブを低減するのに延長部３
７’が有効であることを明確に示している。各エレメント３２、３２’には２個
のプローブ３６ａ、３６ｂおよび３６ａ’、３６ｂ’が設けられているけれども
、この例では一度に１個のみのプローブを励起している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 円筒の６０度セクション６個から構成したＤＲＡを含む本発明の第一の実施例
を示す。
【図２】 ６０度台形エレメント３個から構成したＤＲＡを含む本発明の第二の実施例を
示す。
【図３】 図２のＤＲＡに対する共振特性を示す。
【図４】 図２のＤＲＡにより生じた放射パターンを示す。
【図５】 円筒形４５度四分割セクション２個から構成したＤＲＡを含む本発明の第三の
実施例を示す。
【図６】 図５のＤＲＡにより生じた放射パターンを示す。
【図７および８】 延長部がある場合と無い場合の両方の導電壁を設けた半円筒形ＤＲＡを示す。
【図９および１０】 図７のＤＲＡにより生じた放射パターンを示す。
【図１１および１２】 図８のＤＲＡにより生じた放射パターンを示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年７月１０日（２００２．７．１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 少なくとも２個の近接する側面間にギャップを設けているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項３】 少なくとも一対の隣り合うエレメントの近接する側面が両側
面に接触している導電壁により分離していることを特徴とする請求項１または２ に記載のアンテナ。
【請求項４】 全ての側面に導電壁を設けたことを特徴とする請求項３に記
載のアンテナ。
【請求項５】 中央の長軸回りに全体として円形構造にエレメントを配置し
、各エレメントが２個の隣り合うエレメントにより側面を接するようにことを特
徴とする前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項６】 エレメントが長軸の回りに全体として部分的円形配置に配置
され、最初と最後のエレメントを除いて、全てが２個の隣り合うエレメントによ
り側面を接することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項７】 エレメントが円の一部になる形状の断面を持つことを特徴と
する前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項８】 エレメントが三角形の断面になることを特徴とする請求項１
から６のいずれかに記載のアンテナ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 本発明に基づき、誘電体共振構造、および、その誘電体共振構造に、また、そ れからエネルギーを伝送するための複数のフィーディング機構から成る誘電体共 振アンテナを提供している。そのフィーディング機構は、電気回路により誘電体 共振構造の種々の部分がお互いに無関係に作動できる構造になっていて、その誘 電体共振構造が、各誘電体共振エレメントの少なくとも１側面が隣り合う誘電体 共振エレメントの少なくとも１側面に近接するように配置された複数の個別誘電 体共振エレメントから成ること、および、各誘電体共振エレメントには自身のフ ィーディング機構が設けられ、その誘電体共振エレメントの独立的作動を個別に または組み合わされて行えるので、少なくとも１個の段階的または連続的に操作 可能なビームを発生させ、それを設定角度まで操作できることを特徴としている 。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，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，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA03 AA10 AA12 AB00 DB01 EA02 FA32 HA01 HA02 HA04 JA10 【要約の続き】 ーム操作およびスマート・アンテナ技術は、そこへの送 信を避けるため、または、その方向からの干渉信号受信 を避けるために特定方向でのシャープ・ヌル操作にも使 用しうる。誘電体共振セグメントは接地面に設置され、 実質的に円筒形または台形のセグメントの形になってい て、内部プローブまたは外部の接地面アパーチャーによ りフィードされる。

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の個別誘電体共振アンテナから成る複合誘電体共振アン
    テナで、各個別アンテナが、接地基板、側面を有し、接地基板と関係した誘電体
    共振エレメント、誘電体共振エレメントに、また、それからエネルギーを伝送す
    るためのフィーディング機構を含み、各誘電体共振エレメントの少なくとも一側
    面が隣り合う誘電体共振エレメントの少なくとも一側面に近接しているように、
    その誘電体共振エレメントが配置されていること、および、さらに、その誘電体
    共振エレメントを個別にまたは組み合わせて作動させて、少なくとも１個の段階
    的または連続的に操作可能なビームを発生して、それを設定角度まで操作できる
    ようにする電子回路をそのアンテナが含むことを特徴とする複合誘電体共振アン
    テナ。
  2. 【請求項２】 複数の個別誘電体共振アンテナから成る複合誘電体共振アン
    テナで、各個別アンテナが、側面を有する誘電体共振エレメント、および、誘電
    体共振エレメントに、また、それからエネルギーを伝送するためのフィーディン
    グ機構を含み、各誘電体共振エレメントの少なくとも一側面が隣り合う誘電体共
    振エレメントの少なくとも一側面に近接しているように、その誘電体共振エレメ
    ントが配置されていること、および、さらに、その誘電体共振エレメントを個別
    にまたは組み合わせて作動させて、少なくとも１個の段階的または連続的に操作
    可能なビームを発生して、それを設定角度まで操作できるようにする電子回路を
    そのアンテナが含むことを特徴とする複合誘電体共振アンテナ。
  3. 【請求項３】 少なくとも２個の近接する側面間にギャップを設けているこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ。
  4. 【請求項４】 少なくとも一対の隣り合うエレメントの近接する側面が両側
    面に接触している導電壁により分離していることを特徴とする請求項１から３ま
    でのいずかに記載のアンテナ。
  5. 【請求項５】 全ての側面に導電壁を設けたことを特徴とする請求項４に記
    載のアンテナ。
  6. 【請求項６】 各エレメントが、２個の隣り合うエレメントにより側面を接
    するように中央の長軸回りに全体として円形構造にエレメントを配置したことを
    特徴とする前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
  7. 【請求項７】 エレメントが長軸の回りに全体として部分的円形配置に配置
    され、最初と最後のエレメントを除いて、全てが２個の隣り合うエレメントによ
    り側面を接することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
  8. 【請求項８】 エレメントが円の一部になる形状の断面を持つことを特徴と
    する前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
  9. 【請求項９】 エレメントが三角形の断面になることを特徴とする請求項１
    から７のいずれかに記載のアンテナ。
  10. 【請求項１０】 エレメントが全体として、台形の断面となることを特徴と
    する請求項１から７のいずれかに記載のアンテナ。
  11. 【請求項１１】 全てのエレメントが同じ断面を有することを特徴とする前
    記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
  12. 【請求項１２】 長軸から全体的に半径方向に、エレメントの側面を越えて
    少なくとも１枚の導電壁が伸びていることを特徴とする請求項４または最終的に
    請求項４を根拠とする請求項５から１１のいずれかに記載のアンテナ。
  13. 【請求項１３】 操作可能なビームが３６０度の全円周に亘って操作しうる
    ことを特徴とする請求項３または最終的に請求項３を根拠とする請求項４から１
    ２のいずれかに記載のアンテナ。
  14. 【請求項１４】 さらに、３６０度までの無線方位探査能力を得るために和
    と差のパターンを形成するため、多数のエレメントのフィーディング機構を結合
    する電子回路を含めることを特徴とする請求項３または最終的に請求項３を根拠
    とする請求項４から１３のいずれかに記載のアンテナ。
  15. 【請求項１５】 さらに、振幅および（または）相の比較により、３６０度
    までの無線方位探査能力を形成するため、多数のエレメントのフィーディング機
    構を結合する電子回路を含めることを特徴とする請求項３または最終的に請求項
    ３を根拠とする請求項４から１４のいずれかひとつに記載のアンテナ。
  16. 【請求項１６】 フィーディング機構が誘電体共振エレメント、または、そ
    の組合せの中に含む、または、それに寄せてある導電プローブの形をとることを
    特徴とする前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
  17. 【請求項１７】 フィーディング機構が接地基板の中に設けたアパーチャー
    の形をとることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のアンテナ。
  18. 【請求項１８】 アパーチャーが誘電体共振エレメントの下の接地基板内の
    不連続部として形成されることを特徴とする請求項１７に記載のアンテナ。
  19. 【請求項１９】 アパーチャーが全体として長方形であることを特徴とする
    請求項１８に記載のアンテナ。
  20. 【請求項２０】 マイクロストリップ伝送線が励起すべき各アパーチャーの
    下に位置することを特徴とする請求項１７に記載のアンテナ。
  21. 【請求項２１】 マイクロストリップ伝送線が誘電体共振エレメントから離
    れた基板の側に印刷されていることを特徴とする請求項２０に記載のアンテナ。
  22. 【請求項２２】 誘電体共振エレメント、または、その組合せの中に、また
    は、それに寄せて設けた設定数のプローブが電気回路に接続していないことを特
    徴とする請求項１６に記載のアンテナ。
  23. 【請求項２３】 プローブの端末処理がされていないこと（開回路であるこ
    と）を特徴とする請求項２２に記載のアンテナ。
  24. 【請求項２４】 プローブの端末に短絡を含む任意のインピーダンスの負荷
    を接続していることを特徴とする請求項２２に記載のアンテナ。
  25. 【請求項２５】 誘電体共振エレメントが誘電率κ≧１０を有する誘電材料
    から形成されていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
  26. 【請求項２６】 誘電体共振エレメントが誘電率κ≧５０を有する誘電材料
    から形成されていることを特徴とする請求項１から２４のいずれかに記載のアン
    テナ。
  27. 【請求項２７】 誘電体共振エレメントが誘電率κ≧１００を有する誘電材
    料から形成されていることを特徴とする請求項１から２４のいずれかに記載のア
    ンテナ。
  28. 【請求項２８】 誘電体共振エレメントが液体またはのゲル材料から形成さ
    れることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のアンテナ。
  29. 【請求項２９】 誘電体共振エレメントが固体材料から形成されることを特
    徴とする請求項１から２７のいずれかに記載のアンテナ。
  30. 【請求項３０】 誘電体共振エレメントが気体材料から形成されることを特
    徴とする請求項１から２７のいずれかに記載のアンテナ。
  31. 【請求項３１】 単一の送信機または受信機が複数のエレメントに接続され
    ることを特徴とする請求項３または最終的に請求項３を根拠とする請求項４から
    ３０のいずれかに記載のアンテナ。
  32. 【請求項３２】 複数の送信機または受信機が対応する複数のエレメントに
    個別に接続されることを特徴とする請求項３または最終的に請求項３を根拠とす
    る請求項４から３０のいずれかに記載のアンテナ。
  33. 【請求項３３】 単一の送信機または受信機が複数の隣接しないエレメント
    に接続されることを特徴とする請求項３または最終的に請求項３を根拠とする請
    求項４から３０のいずれかに記載のアンテナ。
  34. 【請求項３４】 フィーディング機構が少なくとも１個のモノポール・フィ
    ードから成ることを特徴とする請求項１および請求項１を根拠とするいずれかの
    請求項に記載のアンテナ。
  35. 【請求項３５】 フィーディング機構が少なくとも１個のダイポール・フィ
    ードから成ることを特徴とする請求項２から３３のいずれかに記載のアンテナ。
  36. 【請求項３６】 フィーディング機構が少なくとも１個のモノポール・フィ
    ードから成ることを特徴とする請求項２から３３のいずれかひとつに記載のアン
    テナ。
  37. 【請求項３７】 少なくとも１個の誘電共振エレメントが接地基板に関係し
    ていて、かつ、少なくとも１個のモノポール・フィードから成るフィーディング
    機構を有すること、および、少なくとも１個の他の誘電体共振エレメントが少な
    くとも１個のダイポール・フィードから成っているフィーディング機構を有する
    ことを特徴とする請求項２から３３のいずれかに記載のアンテナ。
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