JP2009303165A - シングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナ、可変リアクタンス回路 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな可変リアクタンス回路を有するシングルレイヤ形状における低プロファイルアダプティブ平面アレイアンテナを提供する。
【解決手段】可変リアクタンス回路は、スペース２０３に挿入される可変キャパシタンス回路、共振折曲げ線バイアス部２０１、及びインピーダンストランス２０２を含む。共振折曲げ線バイアス部２０１は、可変キャパシタンス回路にバイアス電圧を供給するための、交流接地ノードを有する。この回路は、交流接地ノードを実現するための共振回路を形成するために、バイアス電圧を可変キャパシタンス回路側に伝達する細線相互接続スペーサ３０３と、それに接続されると共にそれに対してそれぞれ所定の微小間隙をもって長手方向に平行に配置され、それぞれ折り曲げられた形状を有しそれぞれ誘導性素子及び容量性素子として機能する第１及び第２のオープン折曲げスタブ３０１、３０２とからなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンパクトな可変リアクタンス回路を有するアダプティブアンテナに関し、特に、シングルレイヤ形状における低プロファイルアダプティブ平面アレイアンテナに関する。

平面マイクロストリップ型アダプティブＥＳＰＡＲ（Electronically Steerable Passive Array Radiator antenna）アンテナアレイは、低プロファイル性、コンパクト構造、低重量、低製造コスト等の優位点を有する。

ＥＳＰＡＲアンテナの動作原理は、アレイ中に２つのタイプの放射素子を有する点である。中央の素子は能動素子と呼ばれ、他の素子は受動素子（又は寄生素子）と呼ばれる。これらの受動素子は、電磁的カップリングをピックアップすることにより受動放射器として振る舞うように、中央の能動素子に対して対称的に配置される。

寄生素子は、可変リアクタンス受動回路に接続される。カップリング量は、基本的に入力励起位相を変化させる可変リアクタンス値に依存する。これによって、アレイ中でビームステアリングを発生させ、アンテナの指向性を制御することができる。

平面ＥＳＰＡＲアンテナの設計においては、従来、アンテナ素子が実装されるプリント回路基板（ＰＣＢ）のレイヤとは異なるレイヤに可変リアクタンスＲＦ回路が据え付けられる、マルチレイヤ方式が一般的であった。

下記は、平面ＥＳＰＡＲアンテナ技術に関連する先行技術文献であり、マルチレイヤ構成を前提とする。
特開２００５−１５９４０１号公報 特開２００７−２６７０４１号公報

しかし、マルチレイヤによる平面ＥＳＰＡＲアンテナは、アンテナモジュールの小型化に限界があり、携帯電話等の小型電子機器への実装が難しいという問題点を有していた。
そのため、シングルレイヤＰＣＢによる小型平面ＥＳＰＡＲアンテナの実装が望まれるが、アンテナ素子が実装されるレイヤと同一レイヤの小型ＰＣＢに、性能の良い可変リアクタンスＲＦ回路を据え付けることは、従来困難であった。

特に従来、アンテナ素子が実装されたＰＣＢレイヤのわずかな空き領域に配置可能な可変リアクタンスＲＦ回路のレイアウトを設計することは、非常に困難であった。
また、アンテナ素子と可変リアクタンスＲＦ回路の部品が近接することによる相互結合作用が、アンテナの性能を低下させてしまうという問題点を有していた。

更に、アンテナ素子と可変リアクタンスＲＦ回路の部品が近接することにより擬似放射の問題も発生し、アンテナの性能を低下させてしまうという問題点を有していた。

本発明の課題は、アンテナ素子が実装されるレイヤと同一レイヤに、性能の良い可変リアクタンスＲＦ回路を据え付けることを可能とすることにある。
本発明は、能動アンテナ素子（１０２）と２つ以上の受動アンテナ素子（１０３ａ、１０３ｂ）が実装されたアンテナアレイ部（１０１）と、前記各受動アンテナ素子にそれぞれ接続されそれらに供給する信号のリアクタンスをそれぞれ可変する２つ以上の可変リアクタンス回路（１０４ａ、１０４ｂ）とを同一プリント回路基板上に実装したシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス、又は可変リアクタンス回路のみを前提とする。

そして、可変リアクタンス回路は、以下の可変キャパシタンス回路（２０３）、共振折曲げ線バイアス回路（２０１）、及びインピーダンストランス回路（２０２）を含む。
可変キャパシタンス回路（２０３）は、バイアス電圧に基づいてキャパシタンスを制御できる回路素子である。

共振折曲げ線バイアス回路（２０１）は、可変キャパシタンス回路にバイアス電圧を供給するための、交流接地ノードを有する回路であって、交流接地ノードを実現するための共振回路を形成するための、バイアス電圧を可変キャパシタンス回路側に伝達する細線相互接続スペーサ（３０３）と、その細線相互接続スペーサに接続されると共にそれに対してそれぞれ所定の微小間隙（Ｌcp）をもって長手方向に平行に配置され、それぞれ折り曲げられた形状を有しそれぞれ誘導性素子及び容量性素子として機能する第１及び第２のオープン折曲げスタブ（３０１、３０２）とからなる。第１及び第２のオープン折曲げスタブは、例えば、互いに反対方向に折り曲げられるように配置される。また、第１及び第２のオープン折曲げスタブは、たとえば、それらの長手方向がアンテナアレイ部の偏波方向（Ｈ極）に一致するように配置される。また、例えば、第１及び第２のオープン折曲げスタブのそれぞれの長手方向の長さは互いに異なり、両方の長手方向の長さは可変リアクタンス回路が受動アンテナ素子に供給する信号の基本波長の１／４以下である。また、例えば、第１のオープン折曲げスタブの長手方向の長さは、第２のオープン折曲げスタブの長手方向の長さよりも長い。また、細線相互接続スペーサの長手方向の長さは、例えば、可変リアクタンス回路が受動アンテナ素子に供給する信号の基本波長の１／４以下である。また、第１及び第２のオープン折曲げスタブは、例えば、それぞれ２回以上折り曲げられた構成を有するように構成することができる。更に、細線相互接続スペーサは、折り曲げられた構成を有するように構成することができる。

インピーダンストランス回路（２０２）は、可変キャパシタンス回路を交流接地ノードから分離する。
上記発明の態様の構成において、可変リアクタンス回路は、それが接続される受動アンテナ素子の信号フィーディング線（１０６）に対して、９０度の角度をもって配置されるように構成することができる。

上記発明の態様の構成において、アンテナアレイ部及び各可変リアクタンス回路は、プリント回路基板の上面に実装され、接地面は該プリント回路基板の底面に実装されるように構成することができる。

本発明によれば、共振折曲げ線バイアス回路を構成するスタブが、折り曲げられた構造を有する第１及び第２のオープン折曲げスタブとして実装されることにより、可変リアクタンス回路の小型化を図ることが可能となり、９０度の角度をもった配置と合わせて、能動アンテナ素子及び各受動アンテナ素子の各信号フィーディング線間のスペースに、各可変リアクタンス回路を配置することが可能となり、プリント回路基板のシングルレイヤ上にアンテナアレイ部と可変リアクタンス回路を実装することが可能となる。

この場合に、第１及び第２のオープン折曲げスタブがそれぞれ２回以上折り曲げられた
構成を有することにより、また、細線相互接続スペーサも折り曲げられた構成を有することにより、可変リアクタンス回路の更なる小型化が可能となる。

また、第１及び第２のオープン折曲げスタブの長手方向がアンテナアレイ部の偏波方向（Ｈ極）に一致するように配置されることにより、アンテナアレイ部から可変リアクタンス回路への相互結合を最小にすることが可能となる。

また、第１及び第２のオープン折曲げスタブが、互いに反対方向に折り曲げられるように配置されることにより、擬似放射の発生を抑止することが可能となる。
更に、アンテナアレイ部及び可変リアクタンス回路がプリント回路基板のトップレイヤ上に実装されることにより、シングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイスの製造が容易となり、材料及び製造コストが低減され、その構造も軽量にすることが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態における、シングルレイヤ構成における平面アダプティブアレイアンテナのレイアウト図である。

この構成は、２つの部分からなる。アンテナアレイ部１０１と可変リアクタンスＲＦ部１０４（ａ，ｂ）である。
アンテナアレイ部１０１は、３つの平面アンテナ素子を有する。中央のアンテナ素子である能動パッチ素子１０２は、５０オームマッチングのＲＦフィーディング線１０５を通じて、ＲＦ信号ソースが供給される。両側の他の２つのアンテナ素子である寄生パッチ素子１０３ａ及び１０３ｂはそれぞれ、個別に５０オームのＲＦフィーディング線１０６ａ及び１０６ｂを通じて、可変リアクタンスＲＦ部１０４ａ及び１０４ｂにそれぞれ接続される。

上記各平面アンテナ素子の入力におけるリアクタンスが変化するに従って、アンテナアレイ部１０１は、所望の方向に指向させることができるビームを適応的に形成する。
図１の構成は、３素子ＥＳＰＡＲアレーアンテナであり、能動パッチ素子１０２及び寄生パッチ素子１０３ａ、１０３ｂは、インセットフィーディング型矩形マイクロストリップパッチアンテナアレーを構成する。

図２は、図１の可変リアクタンスＲＦ部１０４ａ及び１０４ｂ（図２では可変リアクタンスＲＦ部１０４と表記している）の共通の詳細なレイアウト図である。
この回路は、３つの異なる部分からなる。共振折曲げ線（ＲＦＬ：Resonating Folded Line）の部位によって実現される共振折曲げ線バイアス部２０１、伝送線路によって実現されるインピーダンストランス２０２、及び図中のバラクタデバイススペース２０３に挿入される可変キャパシタンス（バラクタ）デバイスである。

そのほか、図２の構成は、ＤＣ電圧電源が接続されるＤＣパッド２０４と、寄生パッチ素子１０３（図１の１０３ａ、１０３ｂ）に接続されるＲＦフィーディング線１０６（図１の１０６ａ及び１０６ｂに対応）を有する。

共振折曲げ線バイアス部２０１は、図１の可変リアクタンスＲＦ部１０４ａが能動パッチ素子１０２のＲＦフィーディング線１０５と寄生パッチ素子１０３ａのＲＦフィーディング線１０６ａの間の小スペースに収容され、図１の可変リアクタンスＲＦ部１０４ｂが能動パッチ素子１０２のＲＦフィーディング線１０５と寄生パッチ素子１０３ｂのＲＦフィーディング線１０６ｂの間の小スペースに収容されるように、インピーダンストランス
２０２と共に、ＲＦフィーディング線１０６に対して９０度の曲げ角度で設置される。

図３は、図２の共振折曲げ線バイアス部２０１の更に詳細なレイアウト図である。
共振折曲げ線バイアス部２０１は、３つの素子からなる。第1のオープン折曲げスタブ３０１、第２のオープン折曲げスタブ３０２、及び細線相互接続スペーサ３０３である。

第1のオープン折曲げスタブ３０１と第２のオープン折曲げスタブ３０２が細線相互接続スペーサ３０３で結合され、３０１と３０３及び３０２と３０３の間に空隙Ｌcpが設けられた場合に、第1のオープン折曲げスタブ３０１は誘導性スタブとして振る舞い、同時に、第２のオープン折曲げスタブ３０２は容量性スタブとして振る舞うように考慮される。その結果、共振折曲げ線バイアス部２０１は、連続的な共振を継続して、動作周波数において交流（ＡＣ）接地を生ずる。

細線相互接続スペーサ３０３はまた、ＤＣパッド２０４（図２）からのＤＣ電圧供給パルスを、バラクタデバイススペース２０３（図２）に挿入される可変キャパシタンス（バラクタ）デバイスに供給する。

この細線相互接続スペーサ３０３により、折曲げスタブ群３０１及び３０２が相互に近接させられ、それにより、共振器がコンパクトになると共に、より大きな相互結合が実現される。

折曲げスタブ群３０１及び３０２間強い相互結合により、両方のスタブの長さＬs1及びＬs2、並びに細線相互接続スペーサ３０３の長さＬssは、基本波長の１／４（λ₀ ／４）よりも短くさせることができる。この長さは、本出願人により提案されている先の特許出願（出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０６５８００）におけるものとは異なる。

図３に示される結合ギャップＬcpは、可能な限り最小（λ₀ ／１００程度）に維持される。
ここで、共振折曲げ線バイアス部２０１の寸法は、フル３Ｄ電磁シミュレーションを用いた最適化手法により得ることができる。２つのオープン折曲げスタブ３０１、３０２と細線相互接続スペーサ３０３の寸法は、共振折曲げ線バイアス部２０１においてＲＦ接地又はゼロ入力インピーダンスが得られるまで調整される。

共振折曲げ線バイアス部２０１は、交流接地のように振る舞うため、ＲＦ（高周波）信号と直流（ＤＣ）電圧の間の絶縁を提供する。
共振折曲げ線バイアス部２０１はまた、インピーダンストランス２０２（図２参照）に対して交流接地を提供し、その結果、アンテナアレイ部１０１内の寄生パッチ素子１０３ａ、１０３ｂ（図１参照）の各ＲＦフィーディング線１０６ａ及び１０６ｂに対して都合の良いリアクタンス可変を供給するために、バラクタデバイススペース２０３に挿入される可変キャパシタンスデバイスと共にＬＣタンク回路を実現する。

前述した本出願人による先の特許出願では、ＰＣＢの２レイヤ構造において使用される、共振デュアルチョーク（ＲＤＣ）可変リアクタンス回路と呼ばれるリアクタンス回路を提案した。このＲＤＣ回路は、可変リアクタンス回路におけるＲＦとＤＣ回路の間の絶縁機能を有する二重オープンスタブチョークバイアス部を有していた。

このバイアス回路は、ゼロ入力インピーダンスを有するため、バイアス回路上に出現するどのような寄生インピーダンスも除去することができ優れた性能を発揮する。しかし、ＰＣＢのシングルレイヤ形状が採用される場合には、ＲＤＣの構成が十分にコンパクトではないため、シングルレイヤ上にアンテナアレイ部と共にＲＤＣによって構成される可変
リアクタンスＲＦ部を実装するのが難しいという問題がある。また、シングルレイヤ構成においては、アンテナ素子と可変リアクタンスＲＦ回路の部品が近接することによる相互結合作用と、擬似放射の問題が発生し、アンテナの性能を低下させてしまうという問題点を有していた。本実施形態は、これらの問題を解決するものである。その理由については後述する。

図４は、図１及び図２の可変リアクタンスＲＦ部１０４の構成に代わる、その異なる実施形態の構成を示す図である。
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示される各実施形態は、それぞれ異なるタイプのＲＦＬ（共振折曲げ線）バイアス部を示している。図４において、図１〜図３におけるものと同じ番号が付されている部分は、それぞれ同じ機能を有する部分である。

図４（ａ）は、図１〜図３にて説明したのと同じ単一折曲げ共振器の例、図４（ｂ）は、第1のオープン折曲げスタブ３０１と第２のオープン折曲げスタブ３０２のそれぞれが、二重に折り曲げられている構成を有する二重折曲げ共振器の例、第４（ｃ）は、第1のオープン折曲げスタブ３０１と第２のオープン折曲げスタブ３０２のそれぞれが二重に折り曲げられ、更に、細線相互接続スペーサ３０３も折り曲げられてＤＣパッド２０４の配置がインピーダンストランス２０２の真下に移動している例である。図４（ａ）の構成よりも図４（ｂ）の構成のほうが、更に、図４（ｂ）の構成よりも図４（ｃ）の構成のほうが、シングルレイヤ上で、可変リアクタンスＲＦ部をより小型に配置することが可能となることがわかる。

図４に示される全ての実施形態は、ＲＦ部におけるアンテナアレイ部１０１（図１）からの相互結合が最小になり、かつ、オープン折曲げスタブ３０１、３０２、及び細線相互接続スペーサ３０３の折曲げかたがアンテナアレイ部１０１の各パッチ素子のＨ−ｐｌａｎｅ（図１参照）に並行（並列）になるような、設計制約に従う。なお、この考察においては、アンテナアレイ部１０１は、パッチ素子群１０２、１０３ａ、１０３ｂの各辺に沿った極性（図１のＥ及びＨ極方向）を有するように、線形的に偏波されると仮定している。

図４に示される各実施形態における折曲げは、アンテナアレイ部１０１中でどのような極性の混合も起こさないような、擬似放射の自己キャンセル性を満足するように対称形が維持される。

図３から理解されるように、第1のオープン折曲げスタブ３０１及び第２のオープン折曲げスタブ３０２が相互に反対向きに折り曲げられ、その結果スタブ電流Ｊ１及びＪ２が近接して擬似放射を防止するように対向させられるため、擬似放射は発生しない。

図５は、シングルレイヤアダプティブアレイアンテナの斜視図である。図１と同じ番号が付された部分は、図１の場合と同じ機能を有する。ここまで説明した実施形態は全て、ＰＣＢのトップレイヤ上に実装することができる。そのため、製造は容易であり、材料及び製造コストは低減され、その構造は軽量である。

図６は、図２や図３等に示される可変リアクタンスＲＦ部１０４の動作原理を説明するための、近似的な集中定数素子等価モデルを示した図である。
集中定数素子は、全ての損失等価パラメータを無視した理想ケースとして近似される。

破線ブロック６０１は、共振折曲げ線（ＲＦＬ）バイアス部２０１に対する近似的な集中定数素子等価モデルを示しており、図３の第1のオープン折曲げスタブ３０１に対応するインダクタンスＬrと、第２のオープン折曲げスタブ３０２に対応するキャパシタンス
Ｃrとを有する近似的な集中定数のキャパシタ６０５とインダクタ６０６を含む。

望ましい設計周波数において、キャパシタ６０５とインダクタ６０６は、協調して連続的な共振を生成するため、ＲＦＬブロック６０１はＲＦ接地６０７として実現される。
共振の間、ＬrとＣrは見えなくなるため、ＲＦＬブロック６０１は、ノード６０９においてゼロ入力インピーダンスを生成する。

ノード６１１は、ＤＣ電圧電源が接続されるポイントを示している。
インピーダンストランス６０２は、ノード６０９と６１０の間に接続される。
インピーダンストランス６０２は、ＲＦ接地ノードであるノード６０９において終端される伝送線路の一部であるため、インダクタのように振る舞う。

バラクタダイオード６０３は、ノード６１０とＤＣ接地６０８の間に接続される。
ＤＣ接地６０８は、ＲＦ接地６０７とは異なる。そのため、インピーダンストランス６０２は、ＲＦ接地６０７が見えるため、バラクタダイオード６０３と共に、ＬＣタンク回路を形成する。

ＬＣタンク回路は、ノード６１０において、入力リアクタンスの変動を生成する。供給されるＤＣ電圧がノード６１１において変動したときに、バラクタダイオード６０３のキャパシタンス値が変動するため、バラクタダイオード６０３はノード６１０においてＬＣタンク回路を横切ってリアクタンス変動を生成する。

インダクタ６０４は、アンテナ６１２の供給点からリアクタンス可変ノード６１０に接続される５０オーム伝送線路の近似である。アンテナ６１２は、ＲＦ回路によって置き換えることができる。

短絡回路は、バラクタダイオード６０３を横断して現れるため、ＲＦ接地６０７はバラクタダイオード６０３から分離される必要がある。そのために、インピーダンストランス６０２が、バラクタダイオード６０３とＲＦ接地６０７とを分離するために設けられる。

上記等価回路モデルにおいて、ＲＦ接地６０７により、ＲＦＬバイアス部６０１内の全ての寄生インピーダンスが短絡されるため、それらの発生を阻止することができる。バイアスはＲＦ短絡によって実現されるため、ＤＣ電圧電源へのＲＦ信号の漏出をブロックしながらＤＣ電圧電源をバラクタダイオード６０３へ導通させることができる。

以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
能動アンテナ素子と２つ以上の受動アンテナ素子が実装されたアンテナアレイ部と、前記各受動アンテナ素子にそれぞれ接続されそれらに供給する信号のリアクタンスをそれぞれ可変する２つ以上の可変リアクタンス回路とを同一プリント回路基板上に実装したシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイスであって、
前記可変リアクタンス回路は、
バイアス電圧によって制御される可変キャパシタンス回路と、
該可変キャパシタンス回路に前記バイアス電圧を供給するための、交流接地ノードを有する回路であって、該交流接地ノードを実現するための共振回路を形成するための、前記バイアス電圧を前記可変キャパシタンス回路側に伝達する細線相互接続スペーサと、該細線相互接続スペーサに接続されると共にそれに対してそれぞれ所定の微小間隙をもって長手方向に平行に配置され、それぞれ折り曲げられた形状を有しそれぞれ誘導性素子及び容量性素子として機能する第１及び第２のオープン折曲げスタブとからなる共振折曲げ線バイアス回路と、
前記可変キャパシタンス回路を前記交流接地ノードから分離するためのインピーダンストランス回路と、
を含む、
ことを特徴とするシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記２）
前記可変リアクタンス回路は、それが接続される前記受動アンテナ素子の信号フィーディング線に対して、９０度の角度をもって配置される、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記３）
前記第１及び第２のオープン折曲げスタブは、互いに反対方向に折り曲げられるように配置される、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記４）
前記第１及び第２のオープン折曲げスタブは、それらの長手方向が前記アンテナアレイ部の偏波方向に一致するように配置される、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記５）
前記第１及び第２のオープン折曲げスタブのそれぞれの長手方向の長さは互いに異なり、両方の長手方向の長さは前記可変リアクタンス回路が前記受動アンテナ素子に供給する信号の基本波長の１／４以下である、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記６）
前記第１のオープン折曲げスタブの長手方向の長さは、前記第２のオープン折曲げスタブの長手方向の長さよりも長い、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記７）
前記細線相互接続スペーサの長手方向の長さは、前記可変リアクタンス回路が前記受動アンテナ素子に供給する信号の基本波長の１／４以下である、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記８）
前記第１及び第２のオープン折曲げスタブは、それぞれ２回以上折り曲げられた構成を有する、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記９）
前記細線相互接続スペーサは、折り曲げられた構成を有する、
ことを特徴とする付記１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
（付記１０）
前記アンテナアレイ部及び前記各可変リアクタンス回路は、プリント回路基板の上面に実装され、接地面は該プリント回路基板の底面に実装される。
（付記１１）
能動アンテナ素子と２つ以上の受動アンテナ素子とからなるアンテナアレイ部の前記各受動アンテナ素子に接続されそれに供給する信号のリアクタンスを可変する可変リアクタ
ンス回路であって、
バイアス電圧によって制御される可変キャパシタンス回路と、
該可変キャパシタンス回路に前記バイアス電圧を供給するための、交流接地ノードを有する回路であって、該交流接地ノードを実現するための共振回路を形成するための、前記バイアス電圧を前記可変キャパシタンス回路側に伝達する細線相互接続スペーサと、該細線相互接続スペーサに接続されると共にそれに対してそれぞれ所定の微小間隙をもって長手方向に平行に配置され、それぞれ折り曲げられた形状を有しそれぞれ誘導性素子及び容量性素子として機能する第１及び第２のオープン折曲げスタブとからなる共振折曲げ線バイアス回路と、
前記可変キャパシタンス回路を前記交流接地ノードから分離するためのインピーダンストランス回路と、
を含むことを特徴とする可変リアクタンス回路。

本発明の実施形態における、シングルレイヤ構成における平面アダプティブアレイアンテナのレイアウト図である。 図１の可変リアクタンスＲＦ部の共通の詳細なレイアウト図である。 図２の共振折曲げ線バイアス部の更に詳細なレイアウト図である。 図１及び図２の可変リアクタンスＲＦ部１０４の構成に代わる、その異なる実施形態の構成を示す図である。 シングルレイヤアダプティブアレイアンテナの斜視図である。 図２や図３等に示される可変リアクタンスＲＦ部１０４の動作原理を説明するための、近似的な集中定数素子等価モデルを示した図である。

符号の説明

１０１ アンテナアレイ部
１０２ 能動パッチ素子
１０３、１０３ａ、１０３ｂ 寄生パッチ素子
１０４、１０４ａ、１０４ｂ 可変リアクタンスＲＦ部
１０５、１０６、１０６ａ、１０６ｂ ＲＦフィーディング線
２０１、６０１ 共振折曲げ線（ＲＦＬ）バイアス部
２０２、６０２ インピーダンストランス
２０３ バラクタデバイススペース
２０４ ＤＣパッド
３０１ 第1のオープン折曲げスタブ
３０２ 第２のオープン折曲げスタブ
３０３ 細線相互接続スペーサ
６０３ バラクタダイオード
６０４、６０５ インダクタ
６０６ キャパシタ
６０７ ＲＦ接地
６０８ ＤＣ接地
６０９、６１０、６１１ ノード
６１２ アンテナ

Claims (6)

1. 能動アンテナ素子と２つ以上の受動アンテナ素子が実装されたアンテナアレイ部と、前記各受動アンテナ素子にそれぞれ接続されそれらに供給する信号のリアクタンスをそれぞれ可変する２つ以上の可変リアクタンス回路とを同一プリント回路基板上に実装したシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイスであって、
   前記可変リアクタンス回路は、
   バイアス電圧によって制御される可変キャパシタンス回路と、
   該可変キャパシタンス回路に前記バイアス電圧を供給するための、交流接地ノードを有する回路であって、該交流接地ノードを実現するための共振回路を形成するための、前記バイアス電圧を前記可変キャパシタンス回路側に伝達する細線相互接続スペーサと、該細線相互接続スペーサに接続されると共にそれに対してそれぞれ所定の微小間隙をもって長手方向に平行に配置され、それぞれ折り曲げられた形状を有しそれぞれ誘導性素子及び容量性素子として機能する第１及び第２のオープン折曲げスタブとからなる共振折曲げ線バイアス回路と、
   前記可変キャパシタンス回路を前記交流接地ノードから分離するためのインピーダンストランス回路と、
   を含む、
   ことを特徴とするシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
2. 前記可変リアクタンス回路は、それが接続される前記受動アンテナ素子の信号フィーディング線に対して、９０度の角度をもって配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
3. 前記第１及び第２のオープン折曲げスタブは、互いに反対方向に折り曲げられるように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
4. 前記第１及び第２のオープン折曲げスタブは、それぞれ２回以上折り曲げられた構成を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
5. 前記細線相互接続スペーサは、折り曲げられた構成を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシングルレイヤアダプティブ平面アレイアンテナデバイス。
6. 能動アンテナ素子と２つ以上の受動アンテナ素子とからなるアンテナアレイ部の前記各受動アンテナ素子に接続されそれに供給する信号のリアクタンスを可変する可変リアクタンス回路であって、
   バイアス電圧によって制御される可変キャパシタンス回路と、
   該可変キャパシタンス回路に前記バイアス電圧を供給するための、交流接地ノードを有する回路であって、該交流接地ノードを実現するための共振回路を形成するための、前記バイアス電圧を前記可変キャパシタンス回路側に伝達する細線相互接続スペーサと、該細線相互接続スペーサに接続されると共にそれに対してそれぞれ所定の微小間隙をもって長手方向に平行に配置され、それぞれ折り曲げられた形状を有しそれぞれ誘導性素子及び容量性素子として機能する第１及び第２のオープン折曲げスタブとからなる共振折曲げ線バイアス回路と、
   前記可変キャパシタンス回路を前記交流接地ノードから分離するためのインピーダンストランス回路と、
   を含むことを特徴とする可変リアクタンス回路。