JP2008510390A - Multi-beam antenna - Google Patents

Multi-beam antenna Download PDF

Info

Publication number
JP2008510390A
JP2008510390A JP2007525809A JP2007525809A JP2008510390A JP 2008510390 A JP2008510390 A JP 2008510390A JP 2007525809 A JP2007525809 A JP 2007525809A JP 2007525809 A JP2007525809 A JP 2007525809A JP 2008510390 A JP2008510390 A JP 2008510390A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
antenna
electromagnetic
dielectric substrate
patch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007525809A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
エブリング，ジェームズ，ピー．
レベイズ，ガブリエル，エム．
Original Assignee
オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド filed Critical オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド
Publication of JP2008510390A publication Critical patent/JP2008510390A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/062—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for focusing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

ディスクリートレンズアレイ（１００）と協働する誘電体基質（１６）の輪郭（３０）に沿って配される、複数のアンテナエンドファイアアンテナ給電要素（１４、１４．１）である。アンテナ給電要素（１４、１４．１）によって発せられた電磁波（２０）は、ディスクリートレンズアレイ（１００）の第１の側（１０４）上の第１の組のパッチアンテナ（１０２．１）によって受信され、関連した受信信号は、関連する遅延要素（１０８）を通じて、関連する受信信号が再放射される、ディスクリートレンズアレイ（１００）の反対側（１０６）の第２の組のパッチアンテナ（１０２．２）に伝播する。ここで、関連する遅延要素（１０８）の対応する遅延は、誘電体電磁レンズ（１２）をエミュレートし、それにより、関連した電磁エネルギーのビーム（２０）を形成するように位置依存である。統合給電ポート（５４）に適用される信号は、切換ネットワーク（４８）によってアンテナ給電要素（１４、１４．１）に切り替えられ、それによって異なるアンテナ給電要素（１４、１４．１）は、異なる電磁エネルギーのビーム（２０）を異なる方向（４２）に生成する。A plurality of antenna endfire antenna feed elements (14, 14.1) disposed along the contour (30) of the dielectric substrate (16) cooperating with the discrete lens array (100). The electromagnetic wave (20) emitted by the antenna feeding element (14, 14.1) is received by the first set of patch antennas (102.1) on the first side (104) of the discrete lens array (100). And the associated received signal is transmitted through an associated delay element (108) to the second set of patch antennas (102.102) on the opposite side (106) of the discrete lens array (100) from which the associated received signal is re-radiated. Propagate to 2). Here, the corresponding delay of the associated delay element (108) is position dependent to emulate a dielectric electromagnetic lens (12), thereby forming a beam (20) of associated electromagnetic energy. The signal applied to the integrated feed port (54) is switched to the antenna feed element (14, 14.1) by the switching network (48), whereby different antenna feed elements (14, 14.1) are different electromagnetic A beam of energy (20) is generated in different directions (42).

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００４年８月１１日に出願された先の米国仮出願第６０／５２２，０７７号の利益を享受するものであり、また参照することによりこれを本明細書に組み入れる。本願は、２００３年８月１２日に出願された米国特許出願第１０／６０４，７１６号の一部継続出願であり、これは２００２年７月２３日に出願され、現在米国特許第６，６０６，０７７号として成立している米国特許出願第１０／２０２，２４２号の一部継続出願であり、これは２０００年１１月２０日に出願され、現在米国特許第６，４２４，３１９号として成立している米国特許出願第０９／７１６，７３６号の一部継続出願であり、これは、１９９９年１１月１８日に出願された米国仮出願第６０／１６６，２３１号の利益を享受するものである。これらはすべて参照されることにより本明細書に組み入れられる。本願は、参照により本明細書に組み入れられる２００５年３月２８日に出願された米国特許出願第１０／９０７，３０５号の主題に部分的に関連する。 CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is intended to enjoy the benefit of U.S. Provisional Application No. 60 / 522,077, filed the earlier August 11, 2004, also herein this by reference Incorporate. This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 10 / 604,716, filed Aug. 12, 2003, which was filed on Jul. 23, 2002 and is now US Pat. No. 6,606. , 077, a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 10 / 202,242, filed on Nov. 20, 2000 and currently established as US Pat. No. 6,424,319. US patent application Ser. No. 09 / 716,736, which is a continuation-in-part of the US Provisional Application No. 60 / 166,231 filed Nov. 18, 1999. It is. All of which are incorporated herein by reference. This application is related in part to the subject matter of US patent application Ser. No. 10 / 907,305, filed Mar. 28, 2005, which is incorporated herein by reference.

本発明の態様の詳細な説明
図１および図２を参照して、マルチビームアンテナ１０、１０．１は、少なくとも１つの電磁レンズ１２、および誘電体基質１６上にあり、その第１の縁１８に近接する複数のアンテナ給電要素１４を含み、ここで、複数のアンテナ給電要素１４は、前記少なくとも１つの電磁レンズ１２を介して、対応する複数の電磁エネルギーのビーム２０を放射し、または受信するように適合されている。 Detailed Description of Aspects of the Invention Referring to FIGS . 1 and 2, a multi-beam antenna 10, 10.1 is on at least one electromagnetic lens 12 and a dielectric substrate 16 and has a first edge 18 thereof. A plurality of antenna feed elements 14, wherein the plurality of antenna feed elements 14 radiate or receive a corresponding plurality of electromagnetic energy beams 20 via the at least one electromagnetic lens 12. Has been adapted to.

少なくとも１つの電磁レンズ１２は、第１の側２２を有し、この第１の側は、第１の側が基準面２６と交わる箇所、たとえば面２６．１において第１の輪郭２４を有する。少なくとも１つの電磁レンズ１２は、各アンテナ給電要素１４からの電磁波を回折させるように作用する。少なくとも１つの電磁レンズ１２に対し相対的に異なる位置および異なる方向における異なるアンテナ給電要素１４は、異なる関連した異なる電磁エネルギーのビーム２０を生成する。少なくとも１つの電磁レンズ１２は、自由空間とは異なる屈折率ｎ、たとえば１より大きい屈折率ｎを有する。たとえば、少なくとも１つの電磁レンズ１２は、ＲＥＸＯＬＩＴＥ（登録商標）ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ポリエチレン、ポリスチレンその他の誘電体から構成されてもよく、またはたとえばルネベルグレンズなどのように、異なる屈折率を有する複数の異なる物質から構成されてもよい。既知の回折の法則にしたがって、少なくとも１つの電磁レンズ１２の形状および大きさ、その屈折率、および電磁レンズ１２に対するアンテナ給電要素１４の相対的位置は、アンテナ給電要素１４の放射パターンにしたがって適合され、少なくとも１つの電磁レンズ１２の第２の側２８を出る電磁エネルギーのビーム２０にそれぞれ所望のパターンを与える。図１および図２において、少なくとも１つの電磁レンズ１２を球面レンズ１２’として示したが、少なくとも１つの電磁レンズ１２は、いかなる特定のデザインにも限定されず、たとえば、球面レンズ、ルネベルグレンズ、球殻レンズ（spherical shell lens）、半球面レンズ、少なくとも部分的に球面のレンズ、少なくとも部分的に球殻のレンズ、楕円面レンズ、シリンダレンズ、および回転レンズのいずれをも含むことができる。さらに、関連するマルチビームアンテナ１０、１０．１の性能に大きな影響を与えることなくパッケージ化を改善するために、電磁レンズ１２の１または２以上の部位の頂部を切った（truncated）ものとしてもよい。例として、対向する第１の部位２７と第２の部位２９とが除去された、少なくとも部分的に球面の電磁レンズ１２’’を図３に示す。   The at least one electromagnetic lens 12 has a first side 22, which has a first contour 24 at a location where the first side intersects the reference plane 26, for example a plane 26.1. The at least one electromagnetic lens 12 acts to diffract the electromagnetic wave from each antenna feeding element 14. Different antenna feed elements 14 at different positions and in different directions relative to the at least one electromagnetic lens 12 produce beams 20 of different associated different electromagnetic energy. At least one electromagnetic lens 12 has a refractive index n different from free space, for example, a refractive index n greater than 1. For example, the at least one electromagnetic lens 12 may be composed of REXOLITE® TEFLON®, polyethylene, polystyrene or other dielectric, or have a different refractive index, such as a Luneberg lens, for example. You may be comprised from several different substance. According to known diffraction laws, the shape and size of at least one electromagnetic lens 12, its refractive index, and the relative position of the antenna feed element 14 with respect to the electromagnetic lens 12 are adapted according to the radiation pattern of the antenna feed element 14. Each of the beams 20 of electromagnetic energy exiting the second side 28 of the at least one electromagnetic lens 12 is provided with a desired pattern. 1 and 2, the at least one electromagnetic lens 12 is shown as a spherical lens 12 ′, but the at least one electromagnetic lens 12 is not limited to any particular design, for example, a spherical lens, a Luneberg lens, Any of spherical shell lenses, hemispherical lenses, at least partially spherical lenses, at least partially spherical shell lenses, ellipsoidal lenses, cylinder lenses, and rotating lenses can be included. Further, the top of one or more portions of the electromagnetic lens 12 may be truncated to improve packaging without significantly affecting the performance of the associated multi-beam antenna 10, 10.1. Good. As an example, FIG. 3 shows an at least partially spherical electromagnetic lens 12 ″ with the opposing first and second portions 27 and 29 removed.

誘電体基質１６の第１の縁１８は、第１の輪郭２４に近接する第２の輪郭３０を有する。誘電体基質１６の第１の縁１８は、基準面２６上に配置され、少なくとも１つの電磁レンズ１２の１つの第１の側２２に近接して位置決めされる。誘電体基質１６は、少なくとも１つの電磁レンズ１２によって、電磁エネルギーのビーム２０を形成するために必要な回折がなされるように、電磁レンズ１２に対して配置される。平面２６．１を含む基準面２６上に配置された平面的な誘電体１６と、中心３２を有する電磁レンズ１２、たとえば球面レンズ１２’との組合せを含むマルチビームアンテナ１０の例として；平面２６．１を、実質的に電磁レンズ１２の中心３２近傍に配置してもよく、これにより電磁レンズ１２の少なくとも一部によって回折がなされる。図４を参照して、誘電体基質１６を、電磁レンズ１２の中心３２に対して、たとえば基準面２６’、２６’’上にそれぞれ配置された誘電体基質１６’、１６’’として図示したように、中心の一方の側または他方の側に移動させてもよい。   The first edge 18 of the dielectric substrate 16 has a second contour 30 proximate to the first contour 24. The first edge 18 of the dielectric substrate 16 is disposed on the reference surface 26 and is positioned proximate to one first side 22 of the at least one electromagnetic lens 12. The dielectric substrate 16 is positioned relative to the electromagnetic lens 12 such that the diffraction required to form the beam 20 of electromagnetic energy is made by the at least one electromagnetic lens 12. As an example of a multi-beam antenna 10 comprising a combination of a planar dielectric 16 disposed on a reference plane 26 including a plane 26.1 and an electromagnetic lens 12 having a center 32, for example a spherical lens 12 '; .1 may be disposed substantially near the center 32 of the electromagnetic lens 12, so that diffraction is performed by at least a portion of the electromagnetic lens 12. Referring to FIG. 4, the dielectric substrate 16 is illustrated as a dielectric substrate 16 ′, 16 ″ disposed, for example, on the reference surfaces 26 ′, 26 ″, respectively, with respect to the center 32 of the electromagnetic lens 12. In this way, it may be moved to one side or the other side of the center.

誘電体基質１６は、たとえば動作周波数で低損失となる物質、たとえばＤＵＲＯＩＤ（登録商標）、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）含有物質、セラミック材、またはエポキシ／ガラス繊維複合材料などの複合材料である。また一態様において、誘電体基質１６は、たとえば誘電体基質１６に接着された少なくとも１つの伝導性層３６を含むプリント回路基板３４．１などの回路基板３４の誘電体１６．１を含む。これらから、たとえばサブトラクティブ技術（subtractive technology）によって、たとえば化学エッチングもしくはイオンエッチング、またはスタンプ加工；あるいはたとえば蒸着、結合、ラミネート加工などの接着技術によって、アンテナ給電要素１４その他の関連する回路トレース３８を形成する。   The dielectric substrate 16 is a composite material such as a material having a low loss at an operating frequency, for example, a DUROID®, a TEFLON®-containing material, a ceramic material, or an epoxy / glass fiber composite material. Also in one aspect, the dielectric substrate 16 includes a dielectric 16.1 of a circuit board 34, such as a printed circuit board 34.1 that includes at least one conductive layer 36 bonded to the dielectric substrate 16, for example. From these, the antenna feed element 14 and other associated circuit traces 38 are obtained, for example, by subtractive technology, for example by chemical or ion etching, or stamping; Form.

複数のアンテナ給電要素１４は、誘電体基質１６上に第１の縁１８の第２の輪郭３０に沿って配置され、各アンテナ給電要素１４は、誘電体基質１６に作動的に接続された少なくとも１つの導体４０を含む。たとえば、少なくとも１つのアンテナ給電要素１４は、電磁波をある方向４２に対して、実質的に少なくとも１つの電磁レンズ１２の第１の側２２に向かって発し、またはこの第１の側２２から受信するように適合された、エンドファイア（end-fire）アンテナ要素１４．１を含む。ここで、異なるエンドファイアアンテナ要素１４．１は、第２の輪郭３０に沿って異なる位置に配置され、それにより各電磁波を異なる方向４２に発し、または異なる方向から受信する。エンドファイアアンテナ要素１４．１は、たとえば八木宇田アンテナ、共面ホーンアンテナ（coplanar horn antenna）（テーパ状スロットアンテナとしても知られる）ビバルディアンテナ、テーパ状誘電体ロッド、スロットアンテナ、ダイポールアンテナおよびヘリカルアンテナのいずれを含んでもよく、これらはそれぞれ、たとえばプリント回路基板３４．１を用いて、たとえばサブトラクティブ技術によって、たとえば化学エッチングもしくはイオンエッチング、またはスタンプ加工；あるいはたとえば蒸着、結合、ラミネート加工などの接着技術によって、誘電体基質１６上に形成することができる。さらに、アンテナ給電要素１４は、送信もしくは受信または送信と受信の両方を行うために使用することができる。   A plurality of antenna feed elements 14 are disposed on the dielectric substrate 16 along the second contour 30 of the first edge 18, and each antenna feed element 14 is at least operatively connected to the dielectric substrate 16. One conductor 40 is included. For example, the at least one antenna feed element 14 emits or receives electromagnetic waves in a direction 42 substantially toward the first side 22 of the at least one electromagnetic lens 12. Including an end-fire antenna element 14.1 adapted to Here, the different endfire antenna elements 14.1 are arranged at different positions along the second contour 30, whereby each electromagnetic wave is emitted in a different direction 42 or received from a different direction. Endfire antenna element 14.1 includes, for example, Yagi-Uda antenna, coplanar horn antenna (also known as tapered slot antenna), Vivaldi antenna, tapered dielectric rod, slot antenna, dipole antenna and helical antenna. Each of which may be included, for example, using a printed circuit board 34.1, for example by subtractive technology, for example chemical etching or ion etching, or stamping; or for example adhesion such as vapor deposition, bonding, laminating etc. Depending on the technique, it can be formed on the dielectric substrate 16. Furthermore, the antenna feed element 14 can be used for transmission or reception or both transmission and reception.

図４を参照して、１または２以上の電磁エネルギーのビーム２０、２０’、２０’’の方向４２は、電磁レンズ１２の中心３２に対する、誘電体基質１６、１６’または１６’’および関連する基準表面２６、２６’または２６’’の相対的な位置に反応する。たとえば、実質的に中心３２に対して整列した誘電体基質１６では、１または２以上の電磁エネルギー２０の方向４２は、通常基準面２６に対して整列する。あるいは、電磁レンズ１２、１２’の中心３２の上方にある誘電体基質１６’では、その結果の１または２以上の電磁エネルギーのビーム２０’は、中心３２の下方の方向４２’に伝播する。同様に、電磁レンズ１２、１２’の中心３２の下方にある誘電体基質１６’’では、その結果の１または２以上の電磁エネルギーのビーム２０’’は、中心３２の上方の方向４２’’に伝播する。   Referring to FIG. 4, the direction 42 of one or more beams of electromagnetic energy 20, 20 ′, 20 ″ is related to the dielectric substrate 16, 16 ′ or 16 ″ and related to the center 32 of the electromagnetic lens 12. Responsive to the relative position of the reference surface 26, 26 ′ or 26 ″. For example, with dielectric substrate 16 substantially aligned with respect to center 32, one or more directions 42 of electromagnetic energy 20 are typically aligned with respect to reference plane 26. Alternatively, on the dielectric substrate 16 ′ above the center 32 of the electromagnetic lenses 12, 12 ′, the resulting beam of one or more electromagnetic energy 20 ′ propagates in a direction 42 ′ below the center 32. Similarly, in the dielectric substrate 16 ″ below the center 32 of the electromagnetic lenses 12, 12 ′, the resulting beam of one or more electromagnetic energy 20 ″ is in a direction 42 ″ above the center 32. Propagate to.

マルチビームアンテナ１０は、複数のアンテナ給電要素１４のうち１つの給電ポート４６に作動的に接続された、誘電体基質１６上の少なくとも１つの通信ライン４４をさらに含んでも良い。これは、関連したアンテナ給電要素１４に信号を供給するためのものである。たとえば、この少なくとも１つの通信ライン４４は、ストリップライン、マイクロストリップライン、逆マイクロストリップライン（inverted microstrip line）、スロットライン、イメージライン、絶縁されたイメージライン（insulated image line）、タップ付きイメージライン（tapped image line）、共面ストリップライン、および共面導波ラインのいずれを含んでもよく、これらは、たとえばプリント回路基板３４．１を用いて、たとえばサブトラクティブ技術によって、たとえば化学エッチングもしくはイオンエッチング、またはスタンプ加工；あるいはたとえば蒸着、結合、ラミネート加工などの接着技術によって、誘電体基質１６上に形成される。   The multi-beam antenna 10 may further include at least one communication line 44 on the dielectric substrate 16 operatively connected to one feed port 46 of the plurality of antenna feed elements 14. This is for supplying a signal to the associated antenna feed element 14. For example, the at least one communication line 44 may be a stripline, a microstrip line, an inverted microstrip line, a slot line, an image line, an insulated image line, a tapped image line ( tapped image lines), coplanar striplines, and coplanar waveguide lines, which may be included, for example, using a printed circuit board 34.1, for example by subtractive techniques, for example chemical etching or ion etching, Or formed on the dielectric substrate 16 by an adhesive technique such as vapor deposition, bonding, laminating, or stamping.

マルチビームアンテナ１０は、少なくとも１つの入力５０および複数の出力５２を有する切換ネットワーク（switching network）４８をさらに含んでもよい。ここで、少なくとも１つの入力５０は、（たとえば少なくとも１つの上述した通信ライン４４を介して、）統合アンテナ給電ポート（corporate antenna feed port）５４に、作動的に接続され、複数の出力５２の各出力５２は、（たとえば少なくとも１つの上述した通信ライン４４を介して）複数のアンテナ給電要素１４の異なるアンテナ給電要素１４のそれぞれの給電ポート４６に接続される。切換ネットワーク４８は、所与の時間にどの出力５２を少なくとも１つの入力５０に接続するかを制御するための、少なくとも１つの制御ポート５６をさらに含む。切換ネットワーク４８は、たとえば複数のマイクロメカニカルスイッチ、ＰＩＮダイオードスイッチ、トランジスタスイッチおよびこれらの組合せのいずれを含んでもよく、また、たとえばプリント回路基板３４．１の関連する伝導性層３６に対する表面マウントによって誘電体基質１６に作動的に接続されてもよい。   Multi-beam antenna 10 may further include a switching network 48 having at least one input 50 and a plurality of outputs 52. Here, at least one input 50 is operatively connected to a corporate antenna feed port 54 (eg, via at least one communication line 44 described above), and each of the plurality of outputs 52 is The output 52 is connected to each feed port 46 of a different antenna feed element 14 of the plurality of antenna feed elements 14 (eg, via at least one communication line 44 described above). The switching network 48 further includes at least one control port 56 for controlling which output 52 is connected to the at least one input 50 at a given time. The switching network 48 may include, for example, any of a plurality of micromechanical switches, PIN diode switches, transistor switches, and combinations thereof, and may be dielectric by, for example, surface mounting to the associated conductive layer 36 of the printed circuit board 34.1. It may be operatively connected to the body substrate 16.

動作する際には、統合アンテナ給電ポート５４に与えられた給電信号５８は、制御ポート５６に与えられる制御信号６０に反応して、（たとえば開回路によって、反射によって、または吸収によって）遮断されるか、または１または２以上の関連した通信ライン４４を介して、切換ネットワーク４８によって、１または２以上の関連したアンテナ給電要素１４の関連した給電ポート４６に切り換えられる。給電信号５８は、各アンテナ給電要素１４に共通する単一の信号を含んでもよく、または異なるアンテナ給電要素１４と関連した複数の信号を含んでもよいことを理解されたい。給電信号５８を与えられた各アンテナ給電要素１４は、関連した電磁レンズ１２の第１の側２２に関連した電磁波を発し、これにより回折されて、関連した電磁エネルギーのビーム２０を形成する。異なるアンテナ給電要素１４によって発された関連した電磁エネルギーのビーム２０は、異なる関連した方向４２に伝播する。種々の電磁エネルギーのビーム２０は、電磁エネルギーの走査ビーム２０を提供するように異なる時間に個々に生成されてもよい。あるいは、２以上の電磁エネルギーのビーム２０は、同時に生成されてもよい。さらに、異なるアンテナ給電要素１４は、異なる頻度で駆動される。たとえば、直接それぞれのアンテナ給電要素１４に切り替わるか、または少なくともそのいくつかが異なる給電信号５８に接続された複数の入力５０を有する、関連した切換ネットワーク４８を介して切り替わる。   In operation, the feed signal 58 applied to the integrated antenna feed port 54 is blocked (eg, by open circuit, by reflection, or by absorption) in response to a control signal 60 applied to the control port 56. Or, via one or more associated communication lines 44, is switched to an associated feed port 46 of one or more associated antenna feed elements 14 by a switching network 48. It should be understood that the feed signal 58 may include a single signal common to each antenna feed element 14 or may include multiple signals associated with different antenna feed elements 14. Each antenna feed element 14 provided with a feed signal 58 emits an electromagnetic wave associated with the first side 22 of the associated electromagnetic lens 12, which is diffracted to form a beam 20 of associated electromagnetic energy. Related electromagnetic energy beams 20 emitted by different antenna feed elements 14 propagate in different related directions 42. Various electromagnetic energy beams 20 may be individually generated at different times to provide a scanning beam 20 of electromagnetic energy. Alternatively, two or more beams of electromagnetic energy 20 may be generated simultaneously. Furthermore, different antenna feed elements 14 are driven at different frequencies. For example, it switches directly to each antenna feed element 14 or via an associated switching network 48 having a plurality of inputs 50, at least some of which are connected to different feed signals 58.

図５を参照して、マルチビームアンテナ１０、１０．１は、それぞれの信号がそれぞれのアンテナ給電要素１４に一対一の関係で関連付けられ、それにより、関連した切換ネットワーク４８が必要ではなくなるように適合される。たとえば、各アンテナ給電要素１４は、関連した処理要素６１を介して関連した信号５９に作動的に接続されうる。一例として、イメージアレイとして構成されたマルチビームアンテナ１０、１０．１では、それぞれのアンテナ給電要素１４が電磁エネルギーを受け取るために使用され、それぞれの処理要素６１は検出器を備える。別の例として、通信アンテナとして構成されたマルチビームアンテナ１０、１０．１では、それぞれのアンテナ給電要素１４が電磁エネルギーの発信と受信の両方に使用され、それぞれの処理要素６１は発信／受信モジュールまたは送受信機を備える。   Referring to FIG. 5, the multi-beam antennas 10, 10.1 are such that their respective signals are associated with their respective antenna feed elements 14 in a one-to-one relationship so that an associated switching network 48 is not required. Be adapted. For example, each antenna feed element 14 can be operatively connected to an associated signal 59 via an associated processing element 61. As an example, in multi-beam antennas 10, 10.1 configured as an image array, each antenna feed element 14 is used to receive electromagnetic energy, and each processing element 61 comprises a detector. As another example, in multi-beam antennas 10, 10.1 configured as communication antennas, each antenna feed element 14 is used for both transmission and reception of electromagnetic energy, and each processing element 61 is a transmission / reception module. Or a transceiver is provided.

図６を参照して、切換ネットワーク４８を使用する場合には、これを共通の誘電体基質１６上に配列する必要はないが、低周波数の適用、たとえば動作周波数が２０ＧＨｚ以下、たとえば１〜２０ＧＨｚに対しては有利なことがあるので、たとえば別離に配置することができる。   Referring to FIG. 6, if a switching network 48 is used, it need not be arranged on a common dielectric substrate 16 but may be applied at low frequencies, for example operating frequencies below 20 GHz, eg 1-20 GHz. Can be advantageous, for example, can be arranged separately.

図７、図８および図９を参照し、第２の側面にしたがって、マルチビームアンテナ１０’は、少なくとも第１の電磁レンズ１２．１および第２の電磁レンズ１２．２を含み、これらはそれぞれ、第１の側２２．１、２２．２と基準面２６とがそれぞれ交わる箇所において、対応する第１の輪郭２４．１、２４．２と共に第１の側２２．１、２２．２を有する。誘電体基質１６は、第３の輪郭６４を有する少なくとも第２の縁６２を有し、ここで、第２の輪郭３０は、第１の電磁レンズ１２．１の第１の輪郭２４．１に近接し、第３の輪郭は、第２の電磁レンズ１２．２の第１の輪郭２４．２に近接する。   With reference to FIGS. 7, 8 and 9, according to the second aspect, the multi-beam antenna 10 ′ includes at least a first electromagnetic lens 12.1 and a second electromagnetic lens 12.2, which are respectively The first side 22.1, 22.2 and the corresponding first contour 24.1, 24.2 at the point where the first side 22.1, 22.2 and the reference plane 26 meet, respectively. . The dielectric substrate 16 has at least a second edge 62 with a third contour 64, where the second contour 30 is at the first contour 24.1 of the first electromagnetic lens 12.1. Close and the third contour is close to the first contour 24.2 of the second electromagnetic lens 12.2.

図７を参照し、第２の態様のマルチビームアンテナ１０．２にしたがって、第２の縁６２は、第１の縁１８と同じものであり、また、第２の輪郭３０および第３の輪郭６４は、誘電体基質１６の第１の縁１８に沿って互いに間隔をおいて配される。   Referring to FIG. 7, in accordance with the second embodiment of the multi-beam antenna 10.2, the second edge 62 is the same as the first edge 18, and the second contour 30 and the third contour. 64 are spaced apart from each other along the first edge 18 of the dielectric substrate 16.

図８を参照し、第３の態様のマルチビームアンテナ１０．３にしたがって、第２の縁６２は、第１の縁１８とは異なるもので、より具体的には誘電体基質１６の第１の縁１８に対向して配されたものである。   Referring to FIG. 8, according to the multi-beam antenna 10.3 of the third aspect, the second edge 62 is different from the first edge 18, more specifically, the first of the dielectric substrate 16. It is arranged to face the edge 18 of.

図９を参照し、第３の側面にしたがって、マルチビームアンテナ１０’’は少なくとも１つの反射体６６を含む。ここで、基準面２６は、少なくとも１つの反射体６６と交差しており、少なくとも１つの電磁レンズ１２は、誘電体基質１６と反射体６６との間に配置される。少なくとも１つの反射体６６は、複数のアンテナ給電要素１４の少なくとも１つによって生成された後に、少なくとも１つの電磁レンズ１２を介して伝播する電磁エネルギーを反射するように適合される。第３の態様のマルチビームアンテナ１０は、少なくとも第１の反射体６６．１および第２の反射体６６．２を含み、ここで、第１の電磁レンズ１２．１は誘電体基質１６と第１の反射体６６．１の間に配置され、第２の電磁レンズ１２．２は、誘電体基質１６と第２の反射体６６．２との間に配置され、第１の反射体６６．１は、第２の輪郭３０上において複数のアンテナ給電要素１４の少なくとも１つによって生成された後に、第１の電磁レンズ１２．１を介して伝播する電磁エネルギーを反射するように適合され、第２の反射体６６．２は、第３の輪郭上において複数のアンテナ給電要素１４の少なくとも１つによって生成された後に、第２の電磁レンズ１２．２を介して伝播する電磁エネルギーを反射するように適合される。たとえば、第１の反射体６６．１および第２の反射体６６．２は、図９に示したように、電磁エネルギーのビーム２０をそれぞれの側から共通の公称方向（common nominal direction）に導くように方向付けされてもよい。図９を参照して、図示したマルチビームアンテナ１０’’は、図の平面に垂直な方向に走査（scanning）を提供するであろう。それぞれの電磁レンズ１２．１、１２．２を結ぶ軸の回りに、誘電体基質１６を反射体６６．１、６６．２に対して９０度回転させると、マルチビームアンテナ１０’’は、図の平面に平行な方向に走査を提供するであろう。   Referring to FIG. 9, according to a third aspect, multi-beam antenna 10 ″ includes at least one reflector 66. Here, the reference surface 26 intersects with at least one reflector 66, and the at least one electromagnetic lens 12 is disposed between the dielectric substrate 16 and the reflector 66. The at least one reflector 66 is adapted to reflect electromagnetic energy that propagates through the at least one electromagnetic lens 12 after being generated by at least one of the plurality of antenna feed elements 14. The multi-beam antenna 10 of the third aspect includes at least a first reflector 66.1 and a second reflector 66.2, where the first electromagnetic lens 12.1 includes the dielectric substrate 16 and the first reflector. The second electromagnetic lens 12.2 is disposed between the dielectric substrate 16 and the second reflector 66.2, and is disposed between the first reflector 66.1 and the second reflector 66.2. 1 is adapted to reflect electromagnetic energy propagating through the first electromagnetic lens 12.1 after being generated by at least one of the plurality of antenna feed elements 14 on the second contour 30; The second reflector 66.2 reflects electromagnetic energy propagating through the second electromagnetic lens 12.2 after being generated by at least one of the plurality of antenna feed elements 14 on the third contour. Is adapted to. For example, the first reflector 66.1 and the second reflector 66.2 direct the beam of electromagnetic energy 20 from each side in a common nominal direction, as shown in FIG. May be oriented as follows. Referring to FIG. 9, the illustrated multi-beam antenna 10 '' will provide scanning in a direction perpendicular to the plane of the drawing. When the dielectric substrate 16 is rotated 90 degrees with respect to the reflectors 66.1 and 66.2 around the axis connecting the electromagnetic lenses 12.1 and 12.2, the multi-beam antenna 10 '' is shown in FIG. Would provide scanning in a direction parallel to the plane of

図１０を参照し、第３の側面および第４の態様にしたがって、マルチビームアンテナ１０’’、１０．４は、少なくとも部分的に球面の電磁レンズ１２’’’、たとえば、曲面６８と境界７０、たとえば平坦な境界７０．１とを有する半球面電磁レンズを含む。マルチビームアンテナ１０’’、１０．４は、境界７０に近接する反射体６６、およびその輪郭縁７２に近接する誘電体基質１６上の複数のアンテナ給電要素１４をさらに含み、ここで、各アンテナ給電要素１４は、複数の電磁エネルギーのビーム２０のそれぞれを電磁レンズ１２’’’の第１の領域７４に放射するように適合される。電磁レンズ１２’’’は、第１の領域７４が基準面２６、たとえば面２６．１と交差する箇所において第１の輪郭２４を有する。輪郭縁７２は、基準面２６上に配された第２の輪郭３０を有し、これは、第１の領域７４の第１の輪郭２４に近接する。マルチビームアンテナ１０’’、１０．４は、他の態様について上述したように、切換ネットワーク４８およびアンテナ給電要素１４に作動的に接続された複数の通信ライン４４をさらに含む。   Referring to FIG. 10, in accordance with the third aspect and the fourth embodiment, the multi-beam antenna 10 ″, 10.4 is at least partially spherical electromagnetic lens 12 ′ ″, eg, curved surface 68 and boundary 70. For example, including a hemispherical electromagnetic lens having a flat boundary 70.1. The multi-beam antenna 10 ″, 10.4 further includes a plurality of antenna feed elements 14 on the dielectric substrate 16 proximate to the reflector 66 proximate its boundary 70 and its contour edge 72, where each antenna The feed element 14 is adapted to radiate each of the plurality of electromagnetic energy beams 20 to the first region 74 of the electromagnetic lens 12 ′ ″. The electromagnetic lens 12 ″ ″ has a first contour 24 at a location where the first region 74 intersects the reference surface 26, for example the surface 26.1. The contour edge 72 has a second contour 30 disposed on the reference surface 26, which is proximate to the first contour 24 of the first region 74. Multi-beam antenna 10 ″, 10.4 further includes a plurality of communication lines 44 operatively connected to switching network 48 and antenna feed element 14 as described above for other aspects.

動作する際に、統合アンテナ給電ポート５４に与えられた少なくとも１つの給電信号５８は、切換ネットワーク４７の制御ポート５６に与えられる制御信号６０に反応して、遮断されるか、または１または２以上の関連する通信ライン４４を介して、切換ネットワーク４８によって、１または２以上のアンテナ給電要素１４の関連する給電のポート４６に切り換えられる。給電信号５８が与えられる各アンテナ給電要素１４は、関連する電磁波を関連する電磁レンズ１２’’’の第１の領域７４に発する。電磁波は、曲面６８を介して伝播し（そしてこれにより回折する）、ついで、境界７０に近接する反射体６６によって反射される。その後反射された電磁波は、電磁レンズ１２’’’を介して伝播し、関連する電磁エネルギーのビーム２０として第２の領域７６を出る（これにより回折される）。基準面２６に対して実質的に垂直な反射体６６では（図１０に示したように）、異なる電磁エネルギーのビーム２０は、関連するアンテナ給電要素１４によって、名目上実質的に基準面２６に平行な異なる方向に導かれる。   In operation, at least one feed signal 58 provided to the integrated antenna feed port 54 is interrupted in response to a control signal 60 provided to the control port 56 of the switching network 47, or one or more. Is switched to an associated feed port 46 of one or more antenna feed elements 14 by a switching network 48 via the associated communication line 44. Each antenna feed element 14 provided with a feed signal 58 emits an associated electromagnetic wave to the first region 74 of the associated electromagnetic lens 12 '' '. The electromagnetic wave propagates through the curved surface 68 (and thereby diffracts), and is then reflected by the reflector 66 proximate to the boundary 70. The reflected electromagnetic wave then propagates through the electromagnetic lens 12 "" and exits the second region 76 as a related electromagnetic energy beam 20 (which is diffracted thereby). With a reflector 66 that is substantially perpendicular to the reference plane 26 (as shown in FIG. 10), the beam 20 of different electromagnetic energy is nominally substantially directed to the reference plane 26 by the associated antenna feed element 14. Guided in different parallel directions.

図１１を参照し、第４の側面および第５の態様にしたがって、マルチビームアンテナ１０’’’、１０．５は、電磁レンズ１２および複数の誘電体基質１６を含み、これらはそれぞれアンテナ給電要素１４の組を含み、また上述した態様にしたがって動作する。各組のアンテナ給電要素１４は、関連する給電信号５８および制御信号６０に反応して、それぞれ関連した方向４２．１、４２．２、４２．３を有する、関連した組の電磁エネルギー２０．１、２０．２、２０．３を生成する（または生成することが可能である）。関連した給電信号５８および制御信号６０は、それぞれの組のアンテナ給電要素１４の関連した切換ネットワーク４８に直接適用されるか、またはそれぞれ少なくとも１つの関連した信号を含む、関連する給電ポート８０および制御ポート８２を有する第２の切換ネットワーク７８を通じて、そこに適用されるか、のいずれかである。したがって、マルチビームアンテナ１０’’’、１０．５は、３次元空間内で、１または２以上の電磁エネルギーを送信または受信することを提供する。   Referring to FIG. 11, according to the fourth aspect and the fifth aspect, the multi-beam antenna 10 ′ ″, 10.5 includes an electromagnetic lens 12 and a plurality of dielectric substrates 16, each of which is an antenna feed element. It includes 14 sets and operates according to the aspects described above. Each set of antenna feed elements 14 is responsive to an associated feed signal 58 and control signal 60 in response to an associated set of electromagnetic energy 20.1 having associated directions 42.1, 42.2, 42.3, respectively. 20.2, 20.3 are (or can be generated). The associated feed signal 58 and control signal 60 are applied directly to the associated switching network 48 of each set of antenna feed elements 14 or each include an associated feed port 80 and control that includes at least one associated signal. Either applied through a second switched network 78 having a port 82. Thus, the multi-beam antenna 10 "", 10.5 provides for transmitting or receiving one or more electromagnetic energy in a three-dimensional space.

マルチビームアンテナ１０は、比較的広い視野（field-of-view）を提供し、たとえば１〜２００ＧＨｚの範囲の周波数など、アンテナ給電要素１４が放射するように設計されうる幅広い周波数帯にわたって、以下の例に限定されないが、自動車両レーダー、２地点間の通信システム、および複数の地点との通信システムを含む、種々の用途に適する。さらに、マルチビームアンテナ１０は、モノスタティックおよびバイスタティックのいずれのためにも構成することができる。   The multi-beam antenna 10 provides a relatively wide field-of-view and spans a wide range of frequencies that the antenna feed element 14 can be designed to radiate, such as frequencies in the range of 1 to 200 GHz, for example: Suitable for various applications including, but not limited to, motor vehicle radar, point-to-point communication systems, and communication systems with multiple points. Furthermore, the multi-beam antenna 10 can be configured for either monostatic or bistatic.

比較的低い周波数で比較的狭いビーム幅、すなわち高ゲインが望ましい場合、誘電体電磁レンズ１２は、比較的大きく、重くなりうる。一般に、これらまたは他の動作周波数用のために、誘電体電磁レンズ１２は、偏光、焦点距離の直径に対する比、および集束面形状を設定することを有利に提供することができ、また、より容易に表面に合致させることができる、ディスクリートレンズアレイ１００、たとえば平面レンズ１００．１によって置換されうる。ディスクリートレンズアレイ１００は、振幅重み付け（amplitude weighting）を組み入れて、関連した電磁エネルギーのビーム２０におけるサイドローブの制御を提供するように適合させることができる。   If a relatively narrow beam width, i.e., high gain, is desired at a relatively low frequency, the dielectric electromagnetic lens 12 can be relatively large and heavy. In general, for these or other operating frequencies, the dielectric electromagnetic lens 12 can advantageously provide for setting the polarization, the ratio of the focal length to the diameter, and the focusing surface shape, and more easily Can be replaced by a discrete lens array 100, for example a planar lens 100.1, which can be matched to the surface. The discrete lens array 100 can be adapted to incorporate amplitude weighting to provide control of side lobes in the beam 20 of associated electromagnetic energy.

たとえば、図１２および図１３を参照すると、マルチビームアンテナ１０、１０．６の第５の側面および第６の態様にしたがって、図１および図２に示された第１の態様のマルチビームアンテナ１０、１０．１の誘電体電磁レンズ１２は、平面レンズ１００．１の第１の側１０４における第１の組のパッチアンテナ１０２．１および平面レンズ１００．１の第２の側１０６における第２の組のパッチアンテナ１０２．２を含む、平面レンズ１００．１によって置き換えられている。ここで、第１の側１０４と第２の側１０６とは互いに対向して配される。個々のパッチアンテナ１０２における第１の組１０２．１および第２の組１０２．２のパッチアンテナは、一対一で対応する。図１４を参照し、平面レンズ１００．１の第１の側１０４における各パッチアンテナ１０２、１０２．１は、遅延要素１０８を介して、平面レンズ１００．１の第２の側１０６における対応するパッチアンテナ１０２、１０２．２に、作動的に接続される。ここで、平面レンズ１００．１の第１の側１０４におけるパッチアンテナ１０２、１０２．１は、平面レンズ１００．１の第２の側１０６における対応するパッチアンテナ１０２、１０２．２に対して実質的に整列させられる。   For example, referring to FIGS. 12 and 13, according to the fifth aspect and the sixth aspect of the multi-beam antenna 10, 10.6, the multi-beam antenna 10 of the first aspect shown in FIGS. 10.1 dielectric electromagnetic lens 12 includes a first set of patch antennas 102.1 on first side 104 of planar lens 100.1 and a second side 106 of planar lens 100.1 on second side 106. It is replaced by a planar lens 100.1 that includes a set of patch antennas 102.2. Here, the first side 104 and the second side 106 are arranged to face each other. The patch antennas of the first set 102.1 and the second set 102.2 in each patch antenna 102 correspond one-to-one. Referring to FIG. 14, each patch antenna 102, 102.1 on the first side 104 of the planar lens 100.1 is associated with a corresponding patch on the second side 106 of the planar lens 100.1 via the delay element 108. Operatively connected to the antennas 102, 102.2. Here, the patch antennas 102, 102.1 on the first side 104 of the planar lens 100.1 are substantially relative to the corresponding patch antennas 102, 102.2 on the second side 106 of the planar lens 100.1. To be aligned.

動作する際に、パッチアンテナ１０２の１つ、たとえば平面レンズ１００．１の第１の側１０４における第１のパッチアンテナ１０２．１上において放射された電磁エネルギーは、それにより受け取られ、それに反応して信号が、遅延素子を介して（これにより遅延され）、対応するパッチアンテナ１０２、たとえば第２のパッチアンテナ１０２．２に結合される。ここで、遅延素子１０８によって遅延される大きさは、平面レンズ１００．１の第１の側１０４および第２の側１０６のそれぞれにおける対応するパッチアンテナ１０２の位置に依存する。ついで、第２のパッチアンテナ１０２．２に結合された信号は、それにより平面レンズ１００．１の第２の側１０６から放射される。換言すると、平面レンズ１００．１は、複数のレンズ要素１１０を含み、これら各レンズ要素１１０は、少なくとも１つの遅延要素１０８を介して対応する第２のパッチアンテナ要素１０２．２に作動的に結合された第１のパッチアンテナ要素１０２．１を含む。ここで、第１のパッチアンテナ要素１０２．１と第２のパッチアンテナ要素１０２．２は、平面レンズ１００．１の対向する側に実質的に互いに対向して配される。   In operation, electromagnetic energy radiated on one of the patch antennas 102, eg, the first patch antenna 102.1 on the first side 104 of the planar lens 100.1, is received and reacted thereby. The signal is coupled via a delay element (and thus delayed) to a corresponding patch antenna 102, for example the second patch antenna 102.2. Here, the magnitude delayed by the delay element 108 depends on the position of the corresponding patch antenna 102 on each of the first side 104 and the second side 106 of the planar lens 100.1. The signal coupled to the second patch antenna 102.2 is then radiated thereby from the second side 106 of the planar lens 100.1. In other words, the planar lens 100.1 includes a plurality of lens elements 110, each of which is operatively coupled to a corresponding second patch antenna element 102.2 via at least one delay element 108. First patch antenna element 102.1. Here, the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 are disposed substantially opposite to each other on the opposite side of the planar lens 100.1.

図１５ａおよび図１５ｂを参照し、第１の態様の平面レンズ１００．１において、パッチアンテナ１０２．１、１０２．２は、誘電体基質１１２上に伝導性面を有し、また、平面レンズ１００．１の第１の側１０４および第２の側１０６のパッチアンテナ１０２．１、１０２．２を結合する遅延素子１０８は、下に横たわる誘電体基質１１２上の関連するパッチアンテナ１０２．１、１０２．２に隣接して配置された、たとえばマイクロストリップまたはストリップライン構造などの遅延ライン１１４を含む。遅延ライン１１４の第１の端１１６．１は、対応するパッチアンテナ１０２．１、１０２．２に接続され、遅延ライン１１４の第２の端１１６．２は、伝導経路により、たとえば誘電体基質１１２を通じて伝導ビア（via）１１８により、互いに相互接続される。関連する第１の組および第２の組のパッチアンテナ１０２．１、１０２．２に同じ相対位置で給電を提供するように配設した遅延ライン１１４を図１５ａおよび図１５ｂに示す。   Referring to FIGS. 15a and 15b, in the planar lens 100.1 of the first aspect, the patch antennas 102.1 and 102.2 have a conductive surface on the dielectric substrate 112, and the planar lens 100 The delay elements 108 that couple the patch antennas 102.1, 102.2 on the first side 104 and the second side 106 of the .1 are associated patch antennas 102.1, 102 on the underlying dielectric substrate 112. .2 including a delay line 114, such as a microstrip or stripline structure, disposed adjacent to. The first end 116.1 of the delay line 114 is connected to the corresponding patch antenna 102.1, 102.2, and the second end 116.2 of the delay line 114 is connected by a conduction path, for example the dielectric substrate 112. Interconnected with each other by conductive vias 118. A delay line 114 arranged to provide feed in the same relative position to the associated first and second sets of patch antennas 102.1, 102.2 is shown in FIGS. 15a and 15b.

図１６を参照し、関連する遅延要素１０８によってもたらされる遅延の大きさが、平面レンズ１００．１における関連するパッチアンテナ１０２の位置に依存されるようにし、また、図１５ａおよび図１５ｂに示された構成のように、凸型電磁レンズ１２、たとえば球面レンズ１２’の位相特性をエミュレートするように、たとえば関連する遅延ライン１１４の長さによって設定する。図１６に示した遅延プロフィールのかたちは、種々の構成とすることができる。たとえば、１）球面レンズ１２’をエミュレートするために、すべての放射方向に対して均一とする；２）たとえば楕円レンズをエミュレートするために、方位角依存性を組み入れるように適合させる；３）たとえば、シリンダレンズをエミュレートするために、一つの方向のみ、たとえばマルチビームアンテナ１０．６の高位面に焦点をもつように適合させる。   Referring to FIG. 16, the magnitude of the delay introduced by the associated delay element 108 is made dependent on the position of the associated patch antenna 102 in the planar lens 100.1 and is also shown in FIGS. 15a and 15b. For example, the length of the associated delay line 114 is set so as to emulate the phase characteristics of the convex electromagnetic lens 12, for example, the spherical lens 12 ′. The shape of the delay profile shown in FIG. 16 can have various configurations. For example, 1) uniform for all radial directions to emulate a spherical lens 12 '; 2) adapted to incorporate azimuth dependence, for example to emulate an elliptical lens; 3 For example, in order to emulate a cylinder lens, it is adapted to have focus in only one direction, for example the high surface of the multi-beam antenna 10.6.

図１７および図１８を参照し、図１５ａおよび図１５ｂに示した第１の態様の平面レンズ１００．１のレンズ要素１１０Ｉは、伝導性グラウンド面を挟んで両側に配された第１の誘電体基質１１２．１および第２の誘電体基質１１２．２を備えたコアアセンブリ１２０の外表面に、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２を含む。平面レンズ１００．１の第１の側１０４における第１の遅延ライン１１４．１は、第１のパッチアンテナ要素１０２．１周辺の第１の位置１２４．１から、コアアセンブリ１２０を通じて延在する伝導ビア１１８の第１の端１１８．１に周方向に延在する。平面レンズ１００．１の第２の側１０６における第２の遅延ライン１１４．２は、第２のパッチアンテナ要素１０２．２周辺の第２の位置１２４．２から、伝導ビア１１８の第２の側１１８．２に周方向に延在する。したがって、伝導ビア１１８を介して相互接続された、第１の遅延ライン１１４．１と第２の遅延ライン１１４．２とを組み合わせたものは、レンズ要素１１０の関連した遅延要素１０８を構成し、遅延要素１０８の遅延の大きさは、概して、関連した第１の遅延ライン１１４．１および第２の遅延ライン１１４．２の累積的な周長さ並びに伝導ビア１１８に応じる。たとえば、遅延要素１０８は、ストリップライン、マイクロストリップライン、逆マイクロストリップライン、スロットライン、イメージライン、絶縁されたイメージライン、タップ付きイメージライン、共面ストリップライン、および共面導波ラインのいずれかを含む、少なくとも１つの通信ラインを含むことができ、これは、たとえばサブトラクティブ技術（subtractive technology）によって、たとえば化学エッチングもしくはイオンエッチング、またはスタンプ加工；あるいはたとえば蒸着、結合、ラミネート加工などの接着技術によって、たとえばプリント回路基板から誘電体基質１１２上に形成される。 Referring to FIGS. 17 and 18, the lens element 110 I of the planar lens 100.1 of the first embodiment shown in FIGS. 15a and 15b, a first dielectric disposed on both sides of the conductive ground plane A first patch antenna element 102.1 and a second patch antenna element 102.2 are included on the outer surface of the core assembly 120 comprising a body substrate 112.1 and a second dielectric substrate 112.2. A first delay line 114.1 on the first side 104 of the planar lens 100.1 is a conductive line extending through the core assembly 120 from a first position 124.1 around the first patch antenna element 102.1. A first end 118.1 of the via 118 extends circumferentially. The second delay line 114.2 on the second side 106 of the planar lens 100.1 extends from the second position 124.2 around the second patch antenna element 102.2 to the second side of the conductive via 118. It extends in the circumferential direction at 118.2. Thus, the combination of the first delay line 114.1 and the second delay line 114.2 interconnected through the conductive via 118 constitutes the associated delay element 108 of the lens element 110; The magnitude of the delay of the delay element 108 generally depends on the cumulative perimeter of the associated first delay line 114.1 and second delay line 114.2 and the conductive via 118. For example, the delay element 108 is one of a stripline, a microstrip line, a reverse microstrip line, a slot line, an image line, an isolated image line, a tapped image line, a coplanar stripline, and a coplanar waveguide line. Including at least one communication line, for example by means of subtractive technology, eg chemical etching or ion etching, or stamping; or, for example, adhesion techniques such as vapor deposition, bonding, laminating etc. Is formed on the dielectric substrate 112 from, for example, a printed circuit board.

図１９を参照し、第２の態様の平面レンズ１００．１のレンズ要素１１０ＩＩにしたがって、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２は、互いに相互接続されてもよく、それによりたとえば、参照して本明細書に組み入れられる、Darko PopovicとZoya Popovicによる技術論文「Multibeam Antennas with Polarization and Angle Diversity, IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Vol.50, No.5, May 2002」に開示されているように、二重偏波を提供する。第１のパッチアンテナ要素１０２．１の縁にある第１の位置１２６．１は、第１の遅延ライン１２８．１および第２の遅延ライン１２８．２を介して第２のパッチアンテナ１０２．２上の第１の位置１３０．１に接続されており、第１のパッチアンテナ要素１０２．１の縁にある第２の位置１２６．２は、第３の遅延ライン１２８．３および第４の遅延ライン１２８．４を介して第２のパッチアンテナ要素１０２．２の第２配置１３０．２に接続される。ここで、たとえば第１のパッチアンテナ要素１０２．１の第１の位置１２６．１および第２の位置１２６．２は、第２のパッチアンテナ要素１０２．２上の対応する第１の位置１３０．１および第２の位置１３０．２のように、実質的に互いに直角である。第１の遅延ライン１２８．１および第２の遅延ライン１８．２は、関連した第１の誘電体基質１３４．１および第２の誘電体基質１３４．２を通じて、またその間に位置する伝導性グラウンド面１３６を通じて延在する、第１の伝導ビア１３２．１で相互接続される。同様に、第３の遅延ライン１２８．３および第４の遅延ライン１２８．４は、関連した第１の誘電体基質１３４．１および第２の誘電体基質１３４．２を通じて、また伝導性グラウンド面１３６を通じて延在する、第２の伝導ビア１３２．２で相互接続される。図１９に示した態様では、第１のパッチアンテナ要素１０２．１における第１の位置１２６．１は、第２のパッチアンテナ要素１０２．２における第１の位置１３０．１に対して、実質的に直角に示されており、それによって、第２のパッチアンテナ要素１０２．２からの放射の偏光は、第１のパッチアンテナ要素１０２．１において、入射する放射に係るそれに対して直角になる。しかしながら、第１の位置１２６．１、１３０．１は、互いに整列させることができ、または互いに対して異なる角度に方向付けすることができることを理解されたい。 Referring to FIG. 19, according to the lens element 110 II of the planar lens 100.1 of the second aspect, the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 are interconnected with each other. For example, a technical paper by Darko Popovic and Zoya Popovic, `` Multibeam Antennas with Polarization and Angle Diversity, IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Vol. 50, No. 5, May, incorporated herein by reference. Dual polarization is provided as disclosed in 2002. The first position 126.1 at the edge of the first patch antenna element 102.1 is connected to the second patch antenna 102.2 via the first delay line 128.1 and the second delay line 128.2. The second position 126.2, which is connected to the upper first position 130.1 and at the edge of the first patch antenna element 102.1, is the third delay line 128.3 and the fourth delay. It is connected via line 128.4 to the second arrangement 130.2 of the second patch antenna element 102.2. Here, for example, the first position 126.1 and the second position 126.2 of the first patch antenna element 102.1 correspond to the corresponding first position 130.2 on the second patch antenna element 102.2. The first and second positions 130.2 are substantially perpendicular to each other. The first delay line 128.1 and the second delay line 18.2 are connected to and through the associated first dielectric substrate 134.1 and second dielectric substrate 134.2. Interconnected by a first conductive via 132.1 that extends through surface 136. Similarly, the third delay line 128.3 and the fourth delay line 128.4 are routed through the associated first dielectric substrate 134.1 and second dielectric substrate 134.2 and through the conductive ground plane. Interconnected by a second conductive via 132.2 extending through 136. In the embodiment shown in FIG. 19, the first position 126.1 in the first patch antenna element 102.1 is substantially relative to the first position 130.1 in the second patch antenna element 102.2. , So that the polarization of the radiation from the second patch antenna element 102.2 is perpendicular to that of the incident radiation at the first patch antenna element 102.1. However, it should be understood that the first positions 126.1, 130.1 can be aligned with each other or can be oriented at different angles relative to each other.

図２０および図２１を参照し、第３の態様の平面レンズ１００．１のレンズ要素１００ＩＩＩにしたがって、１または２以上の遅延ライン１１４が、（第１および第２のレンズ要素１１０Ｉ、１１０ＩＩのようにこれらに隣接するようにではなく）第１のパッチアンテナ要素１０２．１と第２のパッチアンテナ要素１０２．２の間に配置され、それにより、遅延ライン１１４が関連した第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２によって影に入れられる。たとえば、一態様において、第１の誘電体基質１３６第１の側１３６．１における第１のパッチアンテナ要素１０２．１は、第１の誘電体基質１３６を通じて、第１の誘電体基質１３６の第２の側１３６．２と第２の誘電体基質１４２の第１の側１４２．１との間に配置された第１の遅延ライン１４０の第１の端１４０．１に、第１の伝導ビア１３８．１で接続される。同様に、第３の誘電体基質１４４の第１の側１４４．１における第２のパッチアンテナ要素１０２．２は、第３の誘電体基質１４４を通じて、第３の誘電体基質の第２の側１４４．２と第４の誘電体基質１４８の第１の側１４８．１との間に配置された第２の遅延ライン１４６の第１の端１４６．１に、第２の伝導ビア１３８．２で接続される。第３の伝導ビア１３８．３は、第１の遅延ライン１４０および第２の遅延ライン１４６の第２の端１４０．２、１４６．２と相互接続し、第２の誘電体基質１４２および第４の誘電体基質１４８を通じて、また第２の誘電体基質１４２の第２の側１４２．２と第４の誘電体基質１４８の第２の側１４８．２との間に配置された伝導性グラウンド面１５０を通じて、延在する。第１の遅延ライン１４０および第２の遅延ライン１４６は、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２によって影に入れられ、したがって、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２それぞれの放射パターンに実質的に影響を与えない。 20 and 21, according to the lens element 100 III of the plane lens 100.1 of the third aspect, one or more delay lines 114 are provided (first and second lens elements 110 I , 110 Between the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 (rather than adjacent to them as in II ), whereby the delay line 114 is associated with the associated first Shadowed by the patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2. For example, in one aspect, the first patch antenna element 102.1 on the first dielectric substrate 136 first side 136.1 passes through the first dielectric substrate 136 and the first dielectric substrate 136 second. First conductive via at the first end 140.1 of the first delay line 140 disposed between the second side 136.2 and the first side 142.1 of the second dielectric substrate 142. Connected at 138.1. Similarly, the second patch antenna element 102.2 on the first side 144.1 of the third dielectric substrate 144 passes through the third dielectric substrate 144 and the second side of the third dielectric substrate 144. At the first end 146.1 of the second delay line 146 disposed between 144.2 and the first side 148.1 of the fourth dielectric substrate 148, the second conductive via 138.2. Connected with. The third conductive via 138.3 interconnects with the second ends 140.2, 146.2 of the first delay line 140 and the second delay line 146, and the second dielectric substrate 142 and the fourth A conductive ground plane disposed through the second dielectric substrate 148 and between the second side 142.2 of the second dielectric substrate 142 and the second side 148.2 of the fourth dielectric substrate 148. 150 through. The first delay line 140 and the second delay line 146 are shaded by the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2, and thus the first patch antenna element 102. It does not substantially affect the radiation pattern of each of the first and second patch antenna elements 102.2.

図２２を参照し、第２の態様の平面レンズ１００．２にしたがって、パッチアンテナ１０２は、より密に詰め込まれたディスクリートレンズアレイ１００’を提供するように六角形状に成形される。個々のパッチアンテナ１０２の特定の形状は限定されず、たとえば円形、長方形、正方形、三角形、五角形、六角形、または他の多角形状あるいは任意の形状とすることができる。   Referring to FIG. 22, according to the planar lens 100.2 of the second aspect, the patch antenna 102 is shaped into a hexagon shape to provide a more densely packed discrete lens array 100 '. The specific shape of each patch antenna 102 is not limited and can be, for example, circular, rectangular, square, triangular, pentagonal, hexagonal, or other polygonal shape or any shape.

図１３、図１５ａ、図１５ｂおよび図１７〜２１に、第１のパッチアンテナ要素１０２．１と第２のパッチアンテナ要素１０２．２とを相互接続する、複数の遅延ライン１１４．１、１１４．２、１２８．１、１２８．２、１２８．３、１２８．４、１４０、１４６を示したが、単一の遅延ライン１１４（たとえば誘電体基質１１２、１３４、１３６、１４２、１４４の１つ面に配置されたもの）を、関連した導電路により第１のパッチアンテナ要素１０２．１と第２のパッチアンテナ要素１０２．２に相互接続して使用することができることを理解されたい。   13, 15a, 15b and 17-21, a plurality of delay lines 114.1, 114., interconnecting the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2. 2, 128.1, 128.2, 128.3, 128.4, 140, 146, but a single delay line 114 (eg, one side of the dielectric substrate 112, 134, 136, 142, 144). Can be used interconnected to the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 by associated conductive paths.

図２３、図２４ａおよび図２４ｂを参照し、平面レンズ１００．１の第４の態様のレンズ要素１１０ＩＶにしたがって、第１のパッチアンテナ要素１０２．１と第２のパッチアンテナ要素１０２．２は、その間に配される遅延ライン１５２で相互接続される。ここで、遅延ライン１５２の第１の端１５２．１は、第１の伝導ビア１５４．１で第１のパッチアンテナ要素１０２．１に接続され、遅延ライン１５２の第２の端１５２．２は、第２の伝導ビア１５４．２で第２のパッチアンテナ要素１０２．２に接続される。図２４ａを参照し、第４の態様のレンズ要素１１０ＩＶ’を組み入れた第３の態様の平面レンズ１００．３にしたがって、第１のパッチアンテナ要素１０２．１が、第１の誘電体基質１５６の第１の側１５６．１に配され、第２のパッチアンテナ１０２．２が、第２の誘電体基質１５８の第１の側１５８．１に配される。遅延ライン１５２は、第１の誘電体基質１５６の第２の側１５６．２と第３の誘電体基質１６０の第１の側１６０．１との間に配され、第１の伝導ビア１５４．１は、第１の誘電体基質１５６を通じて延在する。伝導性グラウンド面１６２は、第２の誘電体基質１５８および第３の誘電体基質１６０の第２の側１５８．２、１６０．２の間にそれぞれ配され、第２の伝導ビア１５４．２は、第２の誘電体基質１５８および第３の誘電体基質１６０を通じて、また伝導性グラウンド面１６２を通じて延在する。図２４ｂを参照し、第４の態様の平面レンズ１００．４は、図２４ａに示した第３の態様の平面レンズ１００．３の第３の誘電体基質１６０を伴わずに、図２３に示した第４の態様のレンズ要素１１０ＩＶ’’を組み入れたものである。ここで、遅延ライン１５２および導電グラウンド面１６２は、第１の誘電体基質１５６の第２の側１５６．２と第２の誘電体基質１５８の第２の側１５８．２との間の同一平面上にあり、互いに絶縁されるか、隔離されている。 Referring to FIGS. 23, 24a and 24b, according to the lens element 110 IV of the fourth aspect of the planar lens 100.1, the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 are Are interconnected by a delay line 152 arranged therebetween. Here, the first end 152.1 of the delay line 152 is connected to the first patch antenna element 102.1 by a first conductive via 154.1, and the second end 152.2 of the delay line 152 is , Connected to the second patch antenna element 102.2 by a second conductive via 154.2. Referring to FIG. 24a, in accordance with the third aspect planar lens 100.3 incorporating the lens element 110 IV ′ of the fourth aspect, the first patch antenna element 102.1 is connected to the first dielectric substrate 156. The second patch antenna 102.2 is disposed on the first side 158.1 of the second dielectric substrate 158 and is disposed on the first side 156.1 of the second dielectric substrate 158. The delay line 152 is disposed between the second side 156.2 of the first dielectric substrate 156 and the first side 160.1 of the third dielectric substrate 160, and the first conductive via 154. 1 extends through the first dielectric substrate 156. Conductive ground plane 162 is disposed between second sides 158.2, 160.2 of second dielectric substrate 158 and third dielectric substrate 160, respectively, and second conductive via 154.2 is provided. , Extending through the second dielectric substrate 158 and the third dielectric substrate 160 and through the conductive ground plane 162. Referring to FIG. 24b, the fourth aspect of the planar lens 100.4 is shown in FIG. 23 without the third dielectric substrate 160 of the third aspect of the planar lens 100.3 shown in FIG. 24a. Further, the lens element 110 IV ″ of the fourth embodiment is incorporated. Here, the delay line 152 and conductive ground plane 162 are coplanar between the second side 156.2 of the first dielectric substrate 156 and the second side 158.2 of the second dielectric substrate 158. They are on top and are isolated or isolated from each other.

ディスクリートレンズアレイ１００は、必ずしも伝導性グラウンド面１２２、１３６、１５０、１６２を組み込む必要はない。たとえば、図２４ｂに示された第４の態様の平面レンズ１００．４において、伝導性グラウンド面１６２は、任意のものであり、とくに図２２のように近くに詰め込まれたパッチアンテナのアレイ１０２を使用する場合には、任意である。さらに、図１８に示した第１の態様のレンズ要素１１０Ｉは、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２を、単一の誘電体基質１１２の対向する側に有するように構成することができる。 Discrete lens array 100 need not necessarily incorporate conductive ground planes 122, 136, 150, 162. For example, in the fourth embodiment of the planar lens 100.4 shown in FIG. 24b, the conductive ground plane 162 is optional, especially with the array 102 of patch antennas packed close as shown in FIG. If used, it is optional. In addition, the lens element 110 I of the first embodiment shown in FIG. 18 connects the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 to the opposite side of the single dielectric substrate 112. It can comprise so that it may have.

図２５および図２６を参照し、第３の側面および第７の態様のマルチビームアンテナ１０’’、１０．７、並びに図２６に示した第５の態様のレンズ要素１１０Ｖにしたがって、反射ディスクリートレンズアレイ１６４は、誘電体基質１６６の第１の側１６６．１に配され、また、たとえば、誘電体基質１６６の第２の側１６６．２の関連した伝導性グラウンド面１７０における終了によって、開回路または閉回路のいずれかによって終了される、対応する遅延ライン１６８を介して接続された、複数のパッチアンテナ１０２を含む。ここで、関連した遅延ライン１６８の遅延は、誘電体レンズ、図１０に示したようにたとえば誘電体電磁レンズ１２’’’をエミュレートするための位相プロフィールを提供するように適合される（たとえば図１６）。したがって、反射ディスクリートレンズアレイ１６４は、反射体として作用し、関連したパッチアンテナ１０２における電磁エネルギーの受信を担うとともに、ついで、関連した位置依存遅れの後に、パッチアンテナ１０２からの電磁エネルギーを再放射し、それにより位置依存遅延ラインに応答する再放射電磁エネルギーの位相面（phase front）によって形成された統合された構造に応答する所望の方向に、再放射された電磁エネルギーを集束させる。 Referring to FIGS. 25 and 26, the third multi-beam antenna 10 side and a seventh aspect of the '', 10.7, and fifth accordance lens elements 110 V embodiment of that shown in FIG. 26, the reflection Discrete The lens array 164 is disposed on the first side 166.1 of the dielectric substrate 166 and is opened, for example, by termination at the associated conductive ground plane 170 on the second side 166.2 of the dielectric substrate 166. It includes a plurality of patch antennas 102 connected via corresponding delay lines 168 that are terminated by either a circuit or a closed circuit. Here, the delay of the associated delay line 168 is adapted to provide a phase profile to emulate a dielectric lens, eg, a dielectric electromagnetic lens 12 ′ ″ as shown in FIG. 10 (eg, FIG. 16). Thus, the reflective discrete lens array 164 acts as a reflector and is responsible for receiving electromagnetic energy at the associated patch antenna 102 and then re-radiates electromagnetic energy from the patch antenna 102 after the associated position dependent delay. Focusing the re-radiated electromagnetic energy in a desired direction in response to the integrated structure formed by the phase front of the re-radiated electromagnetic energy in response to the position-dependent delay line.

それぞれ図１、図１０に示した、第１の態様のマルチビームアンテナ１０．１、第４の態様のマルチビームアンテナ１０．４に作動的に対応する、図１２に示した第６の態様のマルチビームアンテナ１０．６および図２６に示した第７の態様のマルチビームアンテナ１０．７において、ディスクリートレンズアレイ１００、１６４は、複数のアンテナ給電要素１４と、たとえば関連したディスクリートレンズアレイ１００、１６４の集束面と協働するように適合された縁輪郭３０を有する、誘電体基質１６の縁に沿って配されたエンドファイアアンテナ要素１４．１と協働するように適合される。ここで、アンテナ給電要素１４が、関連した切換ネットワーク４８を通ってそれに結合されて給電信号２８を供給され、それにより、アンテナ給電要素１４の１つまたはその組合せが、１または２以上の電磁エネルギーのビーム２０を提供するように供給されてもよく、その方向は、切換ネットワーク４８に適用される制御信号６０に応答して制御することができる。   The sixth embodiment shown in FIG. 12 operatively corresponds to the multi-beam antenna 10.1 of the first embodiment and the multi-beam antenna 10.4 of the fourth embodiment shown in FIGS. In the multi-beam antenna 10.6 and the multi-beam antenna 10.7 of the seventh aspect shown in FIG. 26, the discrete lens arrays 100, 164 are connected to a plurality of antenna feed elements 14, for example associated discrete lens arrays 100, 164. Is adapted to cooperate with an endfire antenna element 14.1 disposed along the edge of the dielectric substrate 16 having an edge profile 30 adapted to cooperate with a focusing surface of the substrate. Here, the antenna feed element 14 is coupled to it through an associated switching network 48 and provided with a feed signal 28, whereby one or a combination of the antenna feed elements 14 is one or more electromagnetic energy. , The direction of which can be controlled in response to a control signal 60 applied to the switching network 48.

図２７を参照し、作動時に図１１に示したマルチビームアンテナ１０．５の第５の態様に対応する、第４の側面および第８の態様のマルチビームアンテナ１０’’’、１０．８にしたがって、ディスクリートレンズアレイ１００は、各々が一組のアンテナ給電要素１４を含み、上記説明したように動作する、複数の誘電体基質１６と協働するように適合されることができる。各組のアンテナ給電要素１４は、関連した給電信号５８および制御信号６０に反応して、それぞれ関連した方向４２．１、４２．２および４２．３を有する関連する組の電磁エネルギーのビーム２０．１、２０．２および２０．３を生成または受信する（あるいは生成可能または受信可能である）。関連した給電信号５８および制御信号６０は、各組のアンテナ給電要素１４の関連した切換ネットワーク４８に直接適用されてもよく、あるいはそれぞれ少なくとも１つの関連した信号を含む関連した給電ポート８０および制御ポート８２を有する、第２の切換ネットワーク７８を通じてそれに適用されてもよい。したがって、マルチビームアンテナ１０．８は、１または２以上の電磁エネルギーのビームの送信または受信を３次元空間において提供する。   Referring to FIG. 27, the fourth side surface and the eighth mode multi-beam antenna 10 ′ ″, 10.8 corresponding to the fifth mode of the multi-beam antenna 10.5 shown in FIG. Accordingly, the discrete lens array 100 can be adapted to cooperate with a plurality of dielectric substrates 16 that each include a set of antenna feed elements 14 and operate as described above. Each set of antenna feed elements 14 is responsive to an associated feed signal 58 and a control signal 60 in response to an associated set of beams of electromagnetic energy 20.. 4 having associated directions 42.1, 42.2 and 42.3, respectively. 1, 20.2 and 20.3 are generated or received (or can be generated or received). The associated feed signal 58 and control signal 60 may be applied directly to the associated switching network 48 of each set of antenna feed elements 14 or each associated feed port 80 and control port containing at least one associated signal. It may be applied to it through a second switching network 78 having 82. Thus, the multi-beam antenna 10.8 provides for transmission or reception of one or more beams of electromagnetic energy in a three-dimensional space.

一般に、その相互交換性のため、上記アンテナの態様のいずれについても、電磁エネルギーの送信もしくは受信またはその両方のために使用することができる。   In general, because of its interchangeability, any of the above antenna aspects can be used for transmitting and / or receiving electromagnetic energy.

誘電体基質１６上にエッチングされた平面的なエンドファイアアンテナ要素１４．１と組み合わせた、ディスクリートレンズアレイ１００、１６４は、平面的構築技術を利用して製造可能なマルチビームアンテナ１０を提供し、ここで、関連するアンテナ給電要素１４および関連するレンズ要素１１０は、それぞれ経済的に製造され、それぞれの群としてマウントされ、そして比較的小さくかつ比較的軽量なアンテナを提供する。   Discrete lens arrays 100, 164 in combination with planar endfire antenna elements 14.1 etched on a dielectric substrate 16 provide a multi-beam antenna 10 that can be manufactured using planar construction techniques; Here, the associated antenna feed element 14 and the associated lens element 110 are each economically manufactured, mounted in their respective groups, and provide a relatively small and relatively lightweight antenna.

本発明の具体的な態様について、上記発明の詳細な説明においてその詳細にわたり説明し、また添付の図面に示したが、当業者であれば、全体の技術的事項の開示に照らしてこれらの細部に対し種々の改変または代替がなされうることを認識するであろう。したがって、開示された特定の配置は、単に説明するためのものであって、添付の特許請求の範囲の完全なる広さ、およびあらゆるすべての均等物に対して与えられるべき本発明の範囲を限定することを意図するものではない。   While specific embodiments of the present invention have been described in detail in the foregoing detailed description of the invention and shown in the accompanying drawings, those skilled in the art will appreciate these details in light of the overall disclosure of the technical matter. It will be appreciated that various modifications or alternatives can be made to. Accordingly, the specific arrangements disclosed are for illustrative purposes only and are intended to limit the scope of the invention to be given for the full breadth of the appended claims and any and all equivalents. It is not intended to be.

電磁レンズを備えた、第１の態様のマルチビームアンテナの上面図である。It is a top view of the multi-beam antenna of a 1st aspect provided with the electromagnetic lens. 図１に示した態様の部分的な側断面図である。It is a partial sectional side view of the aspect shown in FIG. 頂部を切った電磁レンズを備えた、図１に示した態様の部分的な側断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of the embodiment shown in FIG. 1 with an electromagnetic lens cut off at the top. 電磁レンズに対する誘電体基質の種々の配置を示す一態様の部分的な側断面図である。FIG. 6 is a partial side cross-sectional view of one embodiment showing various arrangements of a dielectric substrate relative to an electromagnetic lens. 各アンテナ給電要素が作動的に別離の信号に接続された、マルチビームアンテナの一態様を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating one embodiment of a multi-beam antenna in which each antenna feed element is operatively connected to a separate signal. 関連した切換ネットワークが誘電体基質から離れて配置される、マルチビームの一態様を示す図である。FIG. 4 illustrates one embodiment of a multi-beam where the associated switching network is located away from the dielectric substrate. 誘電体基質の一縁に近接して配置された複数の電磁レンズを備えた、第２の態様のマルチビームアンテナの上面図である。It is a top view of the multibeam antenna of a 2nd aspect provided with the several electromagnetic lens arrange | positioned close to the edge of a dielectric substrate. 誘電体基質の対向する縁に近接して配置された複数の電磁レンズを備えた、第３の態様のマルチビームアンテナの上面図である。FIG. 9 is a top view of a third embodiment of a multi-beam antenna comprising a plurality of electromagnetic lenses disposed proximate to opposing edges of a dielectric substrate. さらに複数の反射体を備えた、図８に示した第３の態様の側面図である。It is a side view of the 3rd mode shown in Drawing 8 provided with a plurality of reflectors further.

電磁レンズおよび反射体を備えた、第４の態様のマルチビームアンテナを示す図である。It is a figure which shows the multi-beam antenna of the 4th aspect provided with the electromagnetic lens and the reflector. 第５の態様のマルチビームアンテナを示す図である。It is a figure which shows the multi-beam antenna of a 5th aspect. ディスクリートレンズアレイを備えた、第６の態様のマルチビームアンテナの上面図である。It is a top view of the multibeam antenna of a 6th aspect provided with the discrete lens array. 図１２に示した態様の断片的な側断面図である。It is a fragmentary sectional side view of the aspect shown in FIG. ディスクリートレンズアレイのブロック図である。It is a block diagram of a discrete lens array. 平面的ディスクリートレンズアレイの一態様の第１の側を示す図である。FIG. 3 shows a first side of one embodiment of a planar discrete lens array. 平面的ディスクリートレンズアレイの一態様の第２の側を示す図である。FIG. 6 shows a second side of one embodiment of a planar discrete lens array. 図１５ａおよび図１５ｂに示された平面的なディスクリートアレイにおける放射位置の関数としての遅延をプロットした図である。FIG. 16 is a plot of delay as a function of radiation position in the planar discrete array shown in FIGS. 15a and 15b. ディスクリートレンズアンテナ要素の第１の態様の断片的な側断面の等角図である。FIG. 2 is an isometric view of a fragmentary side cross-section of the first aspect of the discrete lens antenna element. 関連する誘電体基質から隔離された、図１７に示したディスクリートレンズアンテナ要素の第１の態様の等角図である。FIG. 18 is an isometric view of the first embodiment of the discrete lens antenna element shown in FIG. 17 isolated from the associated dielectric substrate. ディスクリートレンズ要素の第２の態様の等角図である。FIG. 6 is an isometric view of a second embodiment of a discrete lens element.

関連する誘電体基質から隔離された、第３の態様のディスクリートレンズアンテナ要素の等角図である。FIG. 6 is an isometric view of a third embodiment discrete lens antenna element isolated from an associated dielectric substrate. 第３の態様のディスクリートレンズアンテナ要素の断面図である。It is sectional drawing of the discrete lens antenna element of a 3rd aspect. 第２の態様のディスクリートレンズアレイの平面図である。It is a top view of the discrete lens array of a 2nd aspect. 関連する誘電体基質から隔離された、第４の態様のディスクリートレンズアンテナ要素の等角図である。FIG. 6 is an isometric view of a fourth embodiment discrete lens antenna element isolated from an associated dielectric substrate. 第３の態様のディスクリートレンズアレイの、第４の態様のディスクリートレンズアンテナ要素の断面図である。It is sectional drawing of the discrete lens antenna element of a 4th aspect of the discrete lens array of a 3rd aspect. 第４の態様のディスクリートレンズアレイの、第４の態様のディスクリートレンズアンテナ要素の断面図である。It is sectional drawing of the discrete lens antenna element of a 4th aspect of the discrete lens array of a 4th aspect. 反射ディスクリートレンズアレイのディスクリートレンズアンテナ要素の第５の態様の断片的な断面等角図である。FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional isometric view of a fifth embodiment of a discrete lens antenna element of a reflective discrete lens array. ディスクリートレンズアレイおよび反射体を含む、マルチビームアンテナの第７の態様を示す図である。It is a figure which shows the 7th aspect of a multi-beam antenna including a discrete lens array and a reflector. マルチビームアンテナの第８の態様を示す図である。It is a figure which shows the 8th aspect of a multi-beam antenna.

図９を参照し、第３の側面にしたがって、マルチビームアンテナ１０’’は少なくとも１つの反射体６６を含む。ここで、基準面２６は、少なくとも１つの反射体６６と交差しており、少なくとも１つの電磁レンズ１２は、誘電体基質１６と反射体６６との間に配置される。少なくとも１つの反射体６６は、複数のアンテナ給電要素１４の少なくとも１つによって生成された後に、少なくとも１つの電磁レンズ１２を介して伝播する電磁エネルギーを反射するように適合される。第３の側面にしたがって、第３の態様のマルチビームアンテナ１０．３は、さらに少なくとも第１の反射体６６．１および第２の反射体６６．２と協働し、ここで、第１の電磁レンズ１２．１は誘電体基質１６と第１の反射体６６．１の間に配置され、第２の電磁レンズ１２．２は、誘電体基質１６と第２の反射体６６．２との間に配置され、第１の反射体６６．１は、第２の輪郭３０上において複数のアンテナ給電要素１４の少なくとも１つによって生成された後に、第１の電磁レンズ１２．１を介して伝播する電磁エネルギーを反射するように適合され、第２の反射体６６．２は、第３の輪郭上において複数のアンテナ給電要素１４の少なくとも１つによって生成された後に、第２の電磁レンズ１２．２を介して伝播する電磁エネルギーを反射するように適合される。たとえば、第１の反射体６６．１および第２の反射体６６．２は、図９に示したように、電磁エネルギーのビーム２０をそれぞれの側から共通の公称方向（common nominal direction）に導くように方向付けされてもよい。図９を参照して、図示したマルチビームアンテナ１０’’は、図の平面に垂直な方向に走査（scanning）を提供するであろう。それぞれの電磁レンズ１２．１、１２．２を結ぶ軸の回りに、誘電体基質１６を反射体６６．１、６６．２に対して９０度回転させると、マルチビームアンテナ１０’’は、図の平面に平行な方向に走査を提供するであろう。   Referring to FIG. 9, according to a third aspect, multi-beam antenna 10 ″ includes at least one reflector 66. Here, the reference surface 26 intersects with at least one reflector 66, and the at least one electromagnetic lens 12 is disposed between the dielectric substrate 16 and the reflector 66. The at least one reflector 66 is adapted to reflect electromagnetic energy that propagates through the at least one electromagnetic lens 12 after being generated by at least one of the plurality of antenna feed elements 14. According to the third aspect, the multi-beam antenna 10.3 of the third aspect further cooperates with at least the first reflector 66.1 and the second reflector 66.2, wherein the first The electromagnetic lens 12.1 is disposed between the dielectric substrate 16 and the first reflector 66.1, and the second electromagnetic lens 12.2 is between the dielectric substrate 16 and the second reflector 66.2. The first reflector 66.1 disposed in between propagates through the first electromagnetic lens 12.1 after being generated on at least one of the plurality of antenna feed elements 14 on the second contour 30. The second reflector 66.2 is generated by at least one of the plurality of antenna feed elements 14 on the third contour, after being reflected by the second electromagnetic lens 12.. Electromagnetic energy propagating through 2 It is adapted to reflect. For example, the first reflector 66.1 and the second reflector 66.2 direct the beam of electromagnetic energy 20 from each side in a common nominal direction, as shown in FIG. May be oriented as follows. Referring to FIG. 9, the illustrated multi-beam antenna 10 '' will provide scanning in a direction perpendicular to the plane of the drawing. When the dielectric substrate 16 is rotated 90 degrees with respect to the reflectors 66.1 and 66.2 around the axis connecting the electromagnetic lenses 12.1 and 12.2, the multi-beam antenna 10 '' is shown in FIG. Would provide scanning in a direction parallel to the plane of

図１０を参照し、第３の側面および第４の態様にしたがって、マルチビームアンテナ１０’’、１０．４は、少なくとも部分的に球面の電磁レンズ１２’’’、たとえば、曲面６８と境界７０、たとえば平坦な境界７０．１とを有する半球面電磁レンズを含む。マルチビームアンテナ１０’’、１０．４は、境界７０に近接する反射体６６、およびその輪郭縁７２に近接する誘電体基質１６上の複数のアンテナ給電要素１４をさらに含み、ここで、各アンテナ給電要素１４は、複数の電磁エネルギーのビーム２０のそれぞれのうちの一つを電磁レンズ１２’’’の第１の領域７４に放射するように適合される。電磁レンズ１２’’’は、第１の領域７４が基準面２６、たとえば面２６．１と交差する箇所において第１の輪郭２４を有する。輪郭縁７２は、基準面２６上に配された第２の輪郭３０を有し、これは、第１の領域７４の第１の輪郭２４に近接する。マルチビームアンテナ１０’’、１０．４は、他の態様について上述したように、切換ネットワーク４８およびアンテナ給電要素１４に作動的に接続された複数の通信ライン４４をさらに含む。   Referring to FIG. 10, in accordance with the third aspect and the fourth embodiment, the multi-beam antenna 10 ″, 10.4 is at least partially spherical electromagnetic lens 12 ′ ″, eg, curved surface 68 and boundary 70. For example, including a hemispherical electromagnetic lens having a flat boundary 70.1. The multi-beam antenna 10 ″, 10.4 further includes a plurality of antenna feed elements 14 on the dielectric substrate 16 proximate to the reflector 66 proximate its boundary 70 and its contour edge 72, where each antenna The feed element 14 is adapted to radiate one of each of the plurality of beams of electromagnetic energy 20 to the first region 74 of the electromagnetic lens 12 ′ ″. The electromagnetic lens 12 ″ ″ has a first contour 24 at a location where the first region 74 intersects the reference surface 26, for example the surface 26.1. The contour edge 72 has a second contour 30 disposed on the reference surface 26, which is proximate to the first contour 24 of the first region 74. Multi-beam antenna 10 ″, 10.4 further includes a plurality of communication lines 44 operatively connected to switching network 48 and antenna feed element 14 as described above for other aspects.

図１５ａおよび図１５ｂを参照し、第１の態様の平面レンズ１００．１において、パッチアンテナ１０２．１、１０２．２は、誘電体基質１１２上に伝導性面を有し、また、平面レンズ１００．１の第１の側１０４および第２の側１０６のパッチアンテナ１０２．１、１０２．２を結合する遅延素子１０８は、下に横たわる誘電体基質１１２上の関連するパッチアンテナ１０２．１、１０２．２に隣接して配置された、たとえばマイクロストリップまたはストリップライン構造などの遅延ライン１１４を含む。図１７及び図１８をさらに参照し、遅延ライン１１４の第１の端１１６．１は、対応するパッチアンテナ１０２．１、１０２．２に接続され、遅延ライン１１４の第２の端１１６．２は、伝導経路により、たとえば誘電体基質１１２を通じて伝導ビア（via）１１８により、互いに相互接続される。関連する第１の組および第２の組のパッチアンテナ１０２．１、１０２．２に同じ相対位置で給電を提供するように配設した遅延ライン１１４を図１５ａおよび図１５ｂに示す。   Referring to FIGS. 15a and 15b, in the planar lens 100.1 of the first aspect, the patch antennas 102.1 and 102.2 have a conductive surface on the dielectric substrate 112, and the planar lens 100 The delay elements 108 that couple the patch antennas 102.1, 102.2 on the first side 104 and the second side 106 of the .1 are associated patch antennas 102.1, 102 on the underlying dielectric substrate 112. .2 including a delay line 114, such as a microstrip or stripline structure, disposed adjacent to. With further reference to FIGS. 17 and 18, the first end 116.1 of the delay line 114 is connected to the corresponding patch antenna 102.1, 102.2, and the second end 116.2 of the delay line 114 is , Interconnected to each other by conductive paths, for example, through conductive substrate 118 through dielectric substrate 112. A delay line 114 arranged to provide feed in the same relative position to the associated first and second sets of patch antennas 102.1, 102.2 is shown in FIGS. 15a and 15b.

図１６を参照し、関連する遅延要素１０８によってもたらされる遅延の大きさが、平面レンズ１００．１における関連するパッチアンテナ１０２の位置に依存されるようにし、また、図１５ａ、図１５ｂ、図１７および図１８に示された構成のように、凸型電磁レンズ１２、たとえば球面レンズ１２’の位相特性をエミュレートするように、たとえば関連する遅延ライン１１４の長さによって設定する。図１６に示した遅延プロフィールのかたちは、種々の構成とすることができる。たとえば、１）球面レンズ１２’をエミュレートするために、すべての放射方向に対して均一とする；２）たとえば楕円レンズをエミュレートするために、方位角依存性を組み入れるように適合させる；３）たとえば、シリンダレンズをエミュレートするために、一つの方向のみ、たとえばマルチビームアンテナ１０．６の高位面に焦点をもつように適合させる。   Referring to FIG. 16, the amount of delay introduced by the associated delay element 108 is made dependent on the position of the associated patch antenna 102 in the planar lens 100.1, and FIGS. 15a, 15b, 17 As in the configuration shown in FIG. 18, the length of the associated delay line 114 is set so as to emulate the phase characteristics of the convex electromagnetic lens 12, for example, the spherical lens 12 ′. The shape of the delay profile shown in FIG. 16 can have various configurations. For example, 1) uniform for all radial directions to emulate a spherical lens 12 '; 2) adapted to incorporate azimuth dependence, for example to emulate an elliptical lens; 3 For example, in order to emulate a cylinder lens, it is adapted to have focus in only one direction, for example the high surface of the multi-beam antenna 10.6.

図１７および図１８を参照し、図１５ａおよび図１５ｂに示した第１の態様の平面レンズ１００．１のレンズ要素１１０Ｉは、伝導性グラウンド面を挟んで両側に配された第１の誘電体基質１１２．１および第２の誘電体基質１１２．２を備えたコアアセンブリ１２０の外表面に、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２を含む。平面レンズ１００．１の第１の側１０４における第１の遅延ライン１１４．１は、第１のパッチアンテナ要素１０２．１周辺の第１の位置１２４．１から、コアアセンブリ１２０を通じて延在する伝導ビア１１８の第１の端１１８．１に周方向に延在する。平面レンズ１００．１の第２の側１０６における第２の遅延ライン１１４．２は、第２のパッチアンテナ要素１０２．２周辺の第２の位置１２４．２から、伝導ビア１１８の第２の側１１８．２に周方向に延在する。したがって、伝導ビア１１８を介して相互接続された、第１の遅延ライン１１４．１と第２の遅延ライン１１４．２とを組み合わせたものは、レンズ要素１１０Ｉの関連した遅延要素１０８を構成し、遅延要素１０８の遅延の大きさは、概して、関連した第１の遅延ライン１１４．１および第２の遅延ライン１１４．２の累積的な周長さ並びに伝導ビア１１８に応じる。たとえば、遅延要素１０８は、ストリップライン、マイクロストリップライン、逆マイクロストリップライン、スロットライン、イメージライン、絶縁されたイメージライン、タップ付きイメージライン、共面ストリップライン、および共面導波ラインのいずれかを含む、少なくとも１つの通信ラインを含むことができ、これは、たとえばサブトラクティブ技術（subtractive technology）によって、たとえば化学エッチングもしくはイオンエッチング、またはスタンプ加工；あるいはたとえば蒸着、結合、ラミネート加工などの接着技術によって、たとえばプリント回路基板から誘電体基質１１２上に形成される。 Referring to FIGS. 17 and 18, the lens element 110 I of the planar lens 100.1 of the first embodiment shown in FIGS. 15a and 15b, a first dielectric disposed on both sides of the conductive ground plane A first patch antenna element 102.1 and a second patch antenna element 102.2 are included on the outer surface of the core assembly 120 comprising a body substrate 112.1 and a second dielectric substrate 112.2. A first delay line 114.1 on the first side 104 of the planar lens 100.1 is a conductive line extending through the core assembly 120 from a first position 124.1 around the first patch antenna element 102.1. A first end 118.1 of the via 118 extends circumferentially. The second delay line 114.2 on the second side 106 of the planar lens 100.1 extends from the second position 124.2 around the second patch antenna element 102.2 to the second side of the conductive via 118. It extends in the circumferential direction at 118.2. Accordingly, interconnected via the conductive vias 118, a first delay line 114.1 a combination of a second delay line 114.2, constitute a delay element 108 associated lens element 110 I The magnitude of the delay of delay element 108 generally depends on the cumulative perimeter of associated first delay line 114.1 and second delay line 114.2 and conductive via 118. For example, the delay element 108 is one of a stripline, a microstrip line, a reverse microstrip line, a slot line, an image line, an isolated image line, a tapped image line, a coplanar stripline, and a coplanar waveguide line. Including at least one communication line, for example by means of subtractive technology, eg chemical etching or ion etching, or stamping; or, for example, adhesion techniques such as vapor deposition, bonding, laminating etc. Is formed on the dielectric substrate 112 from, for example, a printed circuit board.

図１９を参照し、第２の態様の平面レンズ１００．１のレンズ要素１１０ＩＩにしたがって、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２は、互いに相互接続されてもよく、それによりたとえば、参照して本明細書に組み入れられる、Darko PopovicとZoya Popovicによる技術論文「Multibeam Antennas with Polarization and Angle Diversity, IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Vol.50, No.5, May 2002」に開示されているように、二重偏波を提供する。第１のパッチアンテナ要素１０２．１の縁にある第１の位置１２６．１は、第１の遅延ライン１２８．１および第２の遅延ライン１２８．２を介して第２のパッチアンテナ１０２．２上の第１の位置１３０．１に接続されており、第１のパッチアンテナ要素１０２．１の縁にある第２の位置１２６．２は、第３の遅延ライン１２８．３および第４の遅延ライン１２８．４を介して第２のパッチアンテナ要素１０２．２の第２配置１３０．２に接続される。ここで、たとえば第１のパッチアンテナ要素１０２．１の第１の位置１２６．１および第２の位置１２６．２は、第２のパッチアンテナ要素１０２．２上の対応する第１の位置１３０．１および第２の位置１３０．２のように、実質的に互いに直角である。第１の遅延ライン１２８．１および第２の遅延ライン１８．２は、関連した第１の誘電体基質１３４．１および第２の誘電体基質１３４．２を通じて、またその間に位置する伝導性グラウンド面１３５を通じて延在する、第１の伝導ビア１３２．１で相互接続される。同様に、第３の遅延ライン１２８．３および第４の遅延ライン１２８．４は、関連した第１の誘電体基質１３４．１および第２の誘電体基質１３４．２を通じて、また伝導性グラウンド面１３５を通じて延在する、第２の伝導ビア１３２．２で相互接続される。図１９に示した態様では、第１のパッチアンテナ要素１０２．１における第１の位置１２６．１は、第２のパッチアンテナ要素１０２．２における第１の位置１３０．１に対して、実質的に直角に示されており、それによって、第２のパッチアンテナ要素１０２．２からの放射の偏光は、第１のパッチアンテナ要素１０２．１において、入射する放射に係るそれに対して直角になる。しかしながら、第１の位置１２６．１、１３０．１は、互いに整列させることができ、または互いに対して異なる角度に方向付けすることができることを理解されたい。 Referring to FIG. 19, according to the lens element 110 II of the planar lens 100.1 of the second aspect, the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 are interconnected with each other. For example, a technical paper by Darko Popovic and Zoya Popovic, `` Multibeam Antennas with Polarization and Angle Diversity, IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Vol. 50, No. 5, May, incorporated herein by reference. Dual polarization is provided as disclosed in 2002. The first position 126.1 at the edge of the first patch antenna element 102.1 is connected to the second patch antenna 102.2 via the first delay line 128.1 and the second delay line 128.2. The second position 126.2, which is connected to the upper first position 130.1 and at the edge of the first patch antenna element 102.1, is the third delay line 128.3 and the fourth delay. It is connected via line 128.4 to the second arrangement 130.2 of the second patch antenna element 102.2. Here, for example, the first position 126.1 and the second position 126.2 of the first patch antenna element 102.1 correspond to the corresponding first position 130.2 on the second patch antenna element 102.2. The first and second positions 130.2 are substantially perpendicular to each other. The first delay line 128.1 and the second delay line 18.2 are connected to and through the associated first dielectric substrate 134.1 and second dielectric substrate 134.2. Interconnected by a first conductive via 132.1 that extends through surface 135. Similarly, the third delay line 128.3 and the fourth delay line 128.4 are routed through the associated first dielectric substrate 134.1 and second dielectric substrate 134.2 and through the conductive ground plane. Interconnected by a second conductive via 132.2 extending through 135. In the embodiment shown in FIG. 19, the first position 126.1 in the first patch antenna element 102.1 is substantially relative to the first position 130.1 in the second patch antenna element 102.2. , So that the polarization of the radiation from the second patch antenna element 102.2 is perpendicular to that of the incident radiation at the first patch antenna element 102.1. However, it should be understood that the first positions 126.1, 130.1 can be aligned with each other or can be oriented at different angles relative to each other.

図１３、図１５ａ、図１５ｂおよび図１７〜２１に、第１のパッチアンテナ要素１０２．１と第２のパッチアンテナ要素１０２．２とを相互接続する、複数の遅延ライン１１４．１、１１４．２、１２８．１、１２８．２、１２８．３、１２８．４、１４０、１４６を示したが、単一の遅延ライン１１４（たとえば誘電体基質１１２、１３４、１３６、１４２、１４４、１４８の１つ面に配置されたもの）を、関連した導電路により第１のパッチアンテナ要素１０２．１と第２のパッチアンテナ要素１０２．２に相互接続して使用することができることを理解されたい。   13, 15a, 15b and 17-21, a plurality of delay lines 114.1, 114., interconnecting the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2. 2, 128.1, 128.2, 128.3, 128.4, 140, 146 are shown, but a single delay line 114 (eg, one of the dielectric substrates 112, 134, 136, 142, 144, 148). It should be understood that those arranged on one side) can be used interconnected to the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 by associated conductive paths.

ディスクリートレンズアレイ１００は、必ずしも伝導性グラウンド面１２２、１３５、１５０、１６２を組み込む必要はない。たとえば、図２４ｂに示された第４の態様の平面レンズ１００．４において、伝導性グラウンド面１６２は、任意のものであり、とくに図２２のように近くに詰め込まれたパッチアンテナのアレイ１０２を使用する場合には、任意である。さらに、図１８に示した第１の態様のレンズ要素１１０Ｉは、第１のパッチアンテナ要素１０２．１および第２のパッチアンテナ要素１０２．２を、単一の誘電体基質１１２の対向する側に有するように構成することができる。 Discrete lens array 100 need not necessarily incorporate conductive ground planes 122, 135, 150, 162. For example, in the fourth embodiment of the planar lens 100.4 shown in FIG. 24b, the conductive ground plane 162 is optional, especially with the array 102 of patch antennas packed close as shown in FIG. If used, it is optional. In addition, the lens element 110 I of the first embodiment shown in FIG. 18 connects the first patch antenna element 102.1 and the second patch antenna element 102.2 to the opposite side of the single dielectric substrate 112. It can comprise so that it may have.

それぞれ図１、図１０に示した、第１の態様のマルチビームアンテナ１０．１、第４の態様のマルチビームアンテナ１０．４に作動的に対応する、図１２に示した第６の態様のマルチビームアンテナ１０．６および図２６に示した第７の態様のマルチビームアンテナ１０．７において、ディスクリートレンズアレイ１００、１６４は、複数のアンテナ給電要素１４と、たとえば関連したディスクリートレンズアレイ１００、１６４の集束面と協働するように適合された縁輪郭３０を有する、誘電体基質１６の縁に沿って配されたエンドファイアアンテナ要素１４．１と協働するように適合される。ここで、アンテナ給電要素１４が、関連した切換ネットワーク４８を通ってそれに結合されて給電信号５８を供給され、それにより、アンテナ給電要素１４の１つまたはその組合せが、１または２以上の電磁エネルギーのビーム２０を提供するように供給されてもよく、その方向は、切換ネットワーク４８に適用される制御信号６０に応答して制御することができる。   The sixth embodiment shown in FIG. 12 operatively corresponds to the multi-beam antenna 10.1 of the first embodiment and the multi-beam antenna 10.4 of the fourth embodiment shown in FIGS. In the multi-beam antenna 10.6 and the multi-beam antenna 10.7 of the seventh aspect shown in FIG. 26, the discrete lens arrays 100, 164 are connected to a plurality of antenna feed elements 14, for example associated discrete lens arrays 100, 164. Is adapted to cooperate with an endfire antenna element 14.1 disposed along the edge of the dielectric substrate 16 having an edge profile 30 adapted to cooperate with a focusing surface of the substrate. Here, the antenna feed element 14 is coupled to it through an associated switching network 48 and provided with a feed signal 58 so that one or a combination of the antenna feed elements 14 is one or more electromagnetic energy. , The direction of which can be controlled in response to a control signal 60 applied to the switching network 48.

Claims (2)

マルチビームアンテナであって：
ａ．曲面である公称集束面（nominal focal surface）を有する、電磁レンズ；
ｂ．該電磁レンズと協働する関係にある誘電体基質；および
ｃ．対応する複数の位置において対応する複数の方向に方向付けられた、前記誘電体基質上の複数のアンテナ給電要素を含み、該複数のアンテナ給電要素の少なくとも２つは、対応する少なくとも２つの異なる位置に配置されており、複数のアンテナ給電要素の前記少なくとも２つは、それぞれ対応する少なくとも２つの異なる方向に沿って作用するよう適合されており、前記少なくとも２つの異なる方向および少なくとも２つの異なる位置は、複数の異なる前記方向における、またはそこからの、電磁レンズと協働する複数の異なる電磁ビームの送信および受信の少なくとも一方を提供するように、前記電磁レンズの公称集束面との関係において適合されている、前記マルチビームアンテナ。 Multi-beam antenna:
a. An electromagnetic lens having a nominal focal surface that is curved;
b. A dielectric substrate in cooperation with the electromagnetic lens; and c. Including a plurality of antenna feed elements on the dielectric substrate, oriented in corresponding directions at corresponding positions, wherein at least two of the plurality of antenna feed elements correspond to at least two different positions And the at least two of the plurality of antenna feed elements are adapted to act along at least two different directions respectively corresponding to the at least two different directions and at least two different positions Adapted in relation to the nominal focusing plane of the electromagnetic lens so as to provide at least one of transmission and reception of a plurality of different electromagnetic beams in cooperation with the electromagnetic lens in or from different directions The multi-beam antenna. 電磁レンズが、ディスクリートレンズアレイにおける複数のレンズ要素であって、レンズ要素の各々は、第１および第２のパッチ要素を含む、前記複数のレンズ要素と；第１のパッチ要素と第２のパッチ要素との間に配された少なくとも１つの誘電体層であって、第１のパッチ要素が少なくとも１つの誘電体層の第１の面に配されており、第２のパッチ要素が少なくとも１つの誘電体層の第２の面に配されている、前記少なくとも１つの誘電体層と；第１のパッチ要素と第２のパッチ要素の間で作動する、少なくとも１つの遅延要素とを含み；第１および第２のパッチ要素が電磁レンズの第１の側および第２の側にそれぞれ配置され、電磁レンズの前記第１の側が、複数のアンテナ給電要素との電磁波通信に適合され、第１のパッチ要素と第２のパッチ要素の間で作動する少なくとも１つの遅延要素が、第１のパッチ要素と第２のパッチ要素との間の電磁波の伝播をある遅延時間だけ遅延させ、少なくとも１つの電磁レンズ要素の前記遅延時間は、少なくとも別のレンズ要素の遅延時間とは異なるものである、請求項１に記載のマルチビームアンテナ。   The electromagnetic lens is a plurality of lens elements in a discrete lens array, each of the lens elements including a first and a second patch element; the plurality of lens elements; a first patch element and a second patch At least one dielectric layer disposed between and wherein the first patch element is disposed on a first surface of the at least one dielectric layer and the second patch element is at least one Said at least one dielectric layer disposed on a second surface of the dielectric layer; and at least one delay element operating between the first patch element and the second patch element; First and second patch elements are respectively disposed on a first side and a second side of the electromagnetic lens, and the first side of the electromagnetic lens is adapted for electromagnetic wave communication with a plurality of antenna feeding elements, Patch element and number At least one delay element operating between a plurality of patch elements delays the propagation of electromagnetic waves between the first patch element and the second patch element by a delay time and said delay of at least one electromagnetic lens element The multi-beam antenna according to claim 1, wherein the time is at least different from a delay time of another lens element.
JP2007525809A 2004-08-11 2005-08-11 Multi-beam antenna Pending JP2008510390A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US52207704P 2004-08-11 2004-08-11
US60/522,077 2004-08-11
PCT/US2005/028662 WO2006031341A2 (en) 2004-08-11 2005-08-11 Multi-beam antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008510390A true JP2008510390A (en) 2008-04-03

Family

ID=36060479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007525809A Pending JP2008510390A (en) 2004-08-11 2005-08-11 Multi-beam antenna

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1779465A2 (en)
JP (1) JP2008510390A (en)
WO (1) WO2006031341A2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9397407B2 (en) 2012-12-20 2016-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Antenna system
GB2509112B (en) * 2012-12-20 2016-07-06 Canon Kk Antenna system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2157139A1 (en) * 1994-09-01 1996-03-02 Thomas C. Weakley Multiple beam antenna system for simultaneously receiving multiple satellite signals
EP1236245B1 (en) * 1999-11-18 2008-05-28 Automotive Systems Laboratory Inc. Multi-beam antenna
US6606077B2 (en) * 1999-11-18 2003-08-12 Automotive Systems Laboratory, Inc. Multi-beam antenna

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006031341A2 (en) 2006-03-23
EP1779465A2 (en) 2007-05-02
WO2006031341A3 (en) 2006-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7358913B2 (en) Multi-beam antenna
US6606077B2 (en) Multi-beam antenna
US6424319B2 (en) Multi-beam antenna
US7042420B2 (en) Multi-beam antenna
US7994996B2 (en) Multi-beam antenna
US7898480B2 (en) Antenna
US7656345B2 (en) Low-profile lens method and apparatus for mechanical steering of aperture antennas
US20050219126A1 (en) Multi-beam antenna
WO2008061107A2 (en) Antenna
WO2008087388A1 (en) A displaced feed parallel plate antenna
WO2005094352A2 (en) Multi-beam antenna
US6208293B1 (en) Photonically controlled, phased array antenna
WO1999027611A1 (en) Photonically controlled antenna array
JP2009506585A (en) antenna
JP2008510390A (en) Multi-beam antenna
EP4131654A1 (en) A low profile mechanically scanning antenna with reduced sidelobe and grating lobes and large scanning domain
EP1764868A1 (en) Multi-beam antenna
Elzwawi et al. Reflecto-Transmittive Antenna using Active Frequency Selective Surfaces
WO2005013416A1 (en) An antenna